la physique statistique/THERMODYNAMIQUE (une petite partie voir googl pour une version plus complete)
Exemples de compréhension(1)Entropie et désordre Il est courant de dire que l'entropie est une mesure du désordre. En effet, considérons par exemple un jeu de 52 cartes et posons-les toutes du même côté (ordre parfait) ; cet état macroscopique ne peut être réalisé que d'une seule façon : Ω=1 Retournons une carte, ce qui est le début du désordre ; mais il y a Ω=52 façons de réaliser l'état macroscopique "une seule carte retournée". Le désordre est maximal quand 26 cartes sont d'un côté et 26 cartes de l'autre côté ; le nombre de configurations microscopiques de cet état de désordre maximal est alors Ω=4,96.10puissance14 ! Dans cet exemple, le nombre de configurations microscopiques (donc l'entropie) est bien une mesure du désordre. Mais il faut être prudent dans l'utilisation de cette notion de désordre, qui est souvent subjective, et lui préférer le nombre de configurations qui est objectif (c'est un nombre).
Équilibre et maximum d'entropie Reprenons le jeu de 52 cartes et supposons qu'on les jette en l'air de telle sorte que chaque carte retombe d'un côté ou de l'autre avec la même probabilité. Si l'on recommence l'opération un grand nombre de fois, les valeurs numériques précédentes
montrent que le désordre maximal apparaîtra beaucoup plus souvent que toute autre situation. Considérons maintenant un gaz dans un récipient de volume V. Il comporte non pas 52 molécules mais de l'ordre de 10puissance23 . Parmi toutes les façons possibles de ranger ces molécules, il y en a un certain nombre qui laissent la moitié du volume vide (ce qui correspond à toutes les cartes du même côté) mais un nombre immensément plus grand pour lesquelles elles sont uniformément réparties dans tout le volume. Comme toutes ces configurations microscopiques sont équiprobables, la répartition uniforme est réalisée immensément plus souvent que toute autre situation, au point qu'elle apparaît macroscopiquement comme un équilibre stationnaire; et ceci simplement parce que le nombre de configurations microscopiques, et donc l'entropie, qui lui correspondent ont leur valeur maximale. L'équilibre d'un système thermodynamique se produit quand son entropie a la valeur maximale compatible avec les contraintes auxquelles il est soumis (ici la contrainte est le volume).
Évolution inéluctable vers le désordre Considérons toujours le jeu de 52 cartes. On les ordonne en les rangeant par ordre décroissant de valeur, de l’as au 2 dans chaque couleur ; les couleurs étant rangées dans l’ordre suivant : trèfle, carreau, cœur et pique. Avec cette contrainte définissant l'ordre parfait, il n’existe qu’une seule configuration ordonnée : Ω(ordonnée) = 1. L’entropie définie selon Boltzmann serait alors égale à :
S = k ln Ω(ordonnée) = 0 (le système est parfaitement ordonné)
Combien y a-t-il d’arrangements possibles des cartes dans le jeu, c’est-à-dire de configurations ?
Ω = factorielle de 52 = 52 ! = 8.10puissance67
On constate alors que les configurations désordonnées sont extrêmement majoritaires par rapport à la configuration ordonnée. Supposons maintenant que l’on fasse évoluer le système ordonné en battant le jeu toutes les secondes. Existe-t-il une chance de revenir à l’état initial ordonné ?
En supposant que toutes les configurations (il y en a 8.10puissance67), ont la même probabilité et que chaque configuration n'apparaisse qu'une seule fois (contrainte arbitraire pour évaluer le temps), pendant 1 seconde. Il faudrait battre le jeu pendant 8.10puissance67 s, soit 2,5.10puissance51 milliards d’années pour décrire toutes ces configurations et ainsi revenir à l’état ordonné. Ce que l'on peut dire, c'est que si cette contrainte arbitraire n'est pas posée, le temps d'attente moyen avant le retour de la configuration initiale possède une valeur bien définie (une espérance) et que ce temps devrait être de l'ordre du nombre de configurations, multiplié par le temps entre deux tirages (cf Loi de Poisson). On peut donc conclure avec certitude, que la probabilité de revenir à l'état ordonné sera quasi-nulle.
Réfléchissons maintenant sur une mole de gaz parfait dans les conditions normales de température et de pression. Le nombre de particules NA = 6,022.10puissance23 est énorme. À l’inverse du jeu précédent où chaque carte est unique et est définie par un seul paramètre, chaque particule de gaz est définie par 3 paramètres de position spatiale et un paramètre d’énergie (agitation thermique). Le nombre de configurations ou complexions est faramineux. Néanmoins, grâce à la thermodynamique statistique, il a été possible de le calculer dans le cas d'un gaz parfait pris dans les conditions normales (volume molaire de 22,4 L) :
Ω=(10puisance5) fois 10puissance24 configurations.
De plus, il faut remarquer qu’avec l’agitation thermique, le système est en perpétuel changement. Bien évidemment les configurations désordonnées sont les plus nombreuses.
Ce sont ces configurations désordonnées qui occupent la majorité du temps et définissent l’état d’équilibre du système à l’échelle macroscopique.
On pourrait faire la comparaison avec un tableau postimpressionniste de la période pointilliste (voir Georges Seurat, Paul Signac). Quand on s'approche du tableau, on devine tous les différents points de couleur mais quand on s'éloigne suffisamment on a une vision d'ensemble qui est largement influencée par les points de couleur les plus nombreux.
L’application de la formule de Boltzmann permet de ramener la valeur de l'entropie à notre échelle :
S=K.In ( Ω )=(il n y a pas de symbole qui correponde sur le pavé de mon ordi (voir googl )
Constante de Boltzmann k = R/NA = 1,381.10puissance-23 J.K-1
S = 159 J.K-1. C’est l’entropie d’une mole de gaz parfait dans les conditions normales.
À zéro kelvin, l’agitation thermique s’arrête, le gaz se trouve alors dans l'état fondamental de plus basse énergie. Deux cas sont possibles :
Si l’état fondamental est non-dégénéré, il n’y a plus qu’une seule configuration et l’entropie est nulle S = 0.
Si l’état fondamental est dégénéré, il existe en général un nombre fini d'états dégénérés. Si g est ce nombre, l'entropie prend sa valeur minimale pour S0 = k ln g.
Exemples de compréhension(2)
a/Ces principes sont les fondements de la thermodynamique. Pour qu'un système conserve sa structure (premier principe de la thermodynamique), il doit dégrader le monde extérieur (second principe de la thermodynamique). L'évolution conduit le monde d'un état homogène et ordonné vers un état déterminé, "désordonné", où toute la matière se décomposera et où seul le rayonnement subsistera, souvenir poignant des systèmes organisés du passé.
Exemples de compréhension(3)
prenez un pot de peinture et jetez son contenu au sol, les probabilité pour que la peinture ainsi jetée représentent quelque chose de cohérent est extrêmement mince, a un instant on a la peinture bien rangée dans le pot, et l'instant d'après, la peinture n'importe comment sur une toile. Parce que le désordre est plus naturel que l'ordre
bref:
martins a dit
selon la theorie de l'entropie cette etat actuelle de la matiere ( équilibré) impose un etat initial parfait,en gros, on un livre au depard (les feuilles que contient celui-ci sont parfaitement organisé dans l'ordre) puis on jette se livre a terre l'ensemble du contenu se retrouve éparpillé/mélangé
bongo a dit
Je ne comprends pas le rapport avec l’entropie. Je pense que tu fais un contre-sens sur cette notion.
la phyique quantique n'est qu'un des nombreux outil à exploiter (mécanique des fluide,biologie,thermdinamique...),par exemple la chaleur qui a été produit lors du bige bange doit étre pris en compte ext...
bongo a dit
De plus, je ne vois pas non plus le rapport avec la matière noire, qui contrairement à ce que tu dis, ne se répartit par uniformément
martins a dit
. Cette soupe (matiere noir,energie noir...) semble se répartire uniformement patout dans notre univere, puisque qu'on ne peut observée avec des moyen conventionelle cette soupe, on va suposer, que celle-ci (environ 95%) et t'une sorte de bouillie d'ondes d'une "densitée" colosale ,à la hauteur, de la quantité presente et de l' évènement qu il a engendré le bige bangue, mais qui échape encore à nos instruments de mesure (pas assez precis /longueur d'onde inconnu...) .
. le fond diffus cosmologique et un residut primitif issu de l'époque dense et chaude qu'a connue l'Univers par le passé
éfféctivement la matiére noir/l'énérgie,noir n'ont jamais étés observé (logique) j'ai fait une faute d'inatention désolé, bien sur je voulai parlé du fond diffus cosmologique qui lui est répartie de manière uniforme.
bongo a dit
Est-ce que tu détectes les ondes radio avec ton cerveau ? en tout cas le mien n’est pas assez évolué pour ça…
le mot "onde radio" ne doit pas étre pris au pied de la lettre je parle d'un type de fréquance ou d'onde ou ??? qui non jamais été observé (difficile alors de lui donner un nom).
Les oisseau entre autres peuve "sentir" le champ magnetique de la terre (qui lui est primitif en comparaison ),alors ne te sous éstime pas bongo
.
bongo a dit
qui a parlé de religion ? tu mélanges religion et philo…
je répondé au message de mimita (suite à une question que je lui avai possé) PS:je ne suporte aucune religion (sa me donne des boutons)
mimita/alias mimito a dit
les explications de ce genre, ce n'est pas la science qui les propose mais la philosophie (et les religions...), la science s'occupe du "comment", pas du "pourquoi".
bongo,si te peu me rendre un service c'est en étant plus agrésife dans tes remarques
(dans le bon sense du terme) comme ca je suis sur que je raconte de la
et je pourrai avencé. fait tourné tout ce que tu sais merci d'avance.de mon coté j esèrai de mieu m'exprimer (ca fait pas longtemp que je m'interesse au sujet).