La température en physique est elle une notion "relative"

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Message par fragmentation le Lun 4 Jan 2016 - 15:24

stupeflip666 a écrit:
Prince Zeta a écrit:Oui je suis familier du concept, j'ai suivi un cours de physique statistique. Justement, l'idée c'est que non, ce n'est pas possible. Peu importe le système qui contrôle l'ouverture et la fermeture de la "porte", il faut de l'énergie, que ce soit pour choisir d'ouvrir ou de fermer (ça nécessite de faire une mesure) ou que ce soit pour ouvrir et fermer vraiment (il faut pouvoir encaisser la force de pression engendrée). Du coup, oui, l'entropie du système ouvert constitué par le gaz diminue. Mais si tu considères le système fermé, l'entropie est au mieux constante.

Donc pour toi, deux choses consomment de l'énergie :
1/ Le fait de faire une mesure pour savoir si une particule de vitesse supérieure à la moyenne "arrive"
2/ Le fait d'ouvrir/fermer physiquement la porte

Si tu relis mon deuxième message, tu vois que je propose d'éviter la dépense d'énergie du cas 1/ en faisant d'abord une mesure globale de toutes les particules du gaz, et seulement ensuite d'étudier la variation d'entropie du système complet isolé (gaz+ordinateur+porte). Puisque j'ai réussi à faire cette économie d'énergie qui n'est pas nulle, je dois logiquement avoir violé la deuxième loi de la thermodynamique.


Je ne comprends pas grande chose au reste de la discussion, mais je ne suis pas convaincu que tu ais réussi à éviter la dépense d'énergie liée à la détection ... En effet, supposons que le système soit déterministe, et supposons que ta mesure permette d'identifier tous les paramètres du système de façon exacte, et supposons enfin qu'il existe un procédé permettant de simuler les instants futurs,
Rien ne prouve que ce calcul (des positions futures) ne demandera aucune dépense d'énergie, en particulier si tu veux le réaliser suffisamment vite pour pouvoir envoyer une commande à une porte ...

fragmentation

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Message par stupeflip666 le Lun 4 Jan 2016 - 22:14

fragmentation a écrit:
Je ne comprends pas grande chose au reste de la discussion, mais je ne suis pas convaincu que tu ais réussi à éviter la dépense d'énergie liée à la détection ... En effet, supposons que le système soit déterministe, et supposons que ta mesure permette d'identifier tous les paramètres du système de façon exacte, et supposons enfin qu'il existe un procédé permettant de simuler les instants futurs,
Rien ne prouve que ce calcul (des positions futures) ne demandera aucune dépense d'énergie, en particulier si tu veux le réaliser suffisamment vite pour pouvoir envoyer une commande à une porte ...

Mais la séquence des ouvertures/fermetures à effectuer pourrait être pré-calculée, de la même manière que l' on a "pré-calculée" la photo. A ce stade on pourrait imaginer que le système n'est pas encore isolé : les calculs produisent de l'entropie mais qui est dirigée vers l'extérieur de la boite. Une fois que tout est calculé, on "isole" le système, qui contient maintenant toutes les informations nécessaires pour faire baisser tout seul son entropie. La conclusion que je tire est que l'on ne peut pas faire abstraction du concept d'information lorsqu'on définit l'entropie d'un système, si on veut préserver l'idée fondamentale que l'entropie ne doit pas pouvoir décroître.

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Message par stupeflip666 le Lun 4 Jan 2016 - 22:37

fragmentation a écrit:
Je ne comprends pas grande chose au reste de la discussion, mais je ne suis pas convaincu que tu ais réussi à éviter la dépense d'énergie liée à la détection ... En effet, supposons que le système soit déterministe, et supposons que ta mesure permette d'identifier tous les paramètres du système de façon exacte, et supposons enfin qu'il existe un procédé permettant de simuler les instants futurs,
Rien ne prouve que ce calcul (des positions futures) ne demandera aucune dépense d'énergie, en particulier si tu veux le réaliser suffisamment vite pour pouvoir envoyer une commande à une porte ...

Et en fait je viens de réaliser que mon argument est essentiellement équivalent à un truc beaucoup plus simple :
Imagine que je prépare initialement une "boite" contenant deux liquides de couleur différentes situés l'un complètement à gauche l'autre complètement à droite. Rapidement les deux liquides vont se mélanger. Mais je pense qu'il n'y a rien en théorie qui m'interdise, à l'aide d'une machine théorique ultra perfectionnée (qui produirait beaucoup d'entropie, mais dirigée vers l'extérieur, pas vers la boite) d'inverser la vitesse de chaque particule de liquide de manière à qu'ils retrouvent leur configuration initiale.

Encore plus simplement, il n'y a rien qui interdise en théorie de préparer un système qui semble très chaotique, mais dont les constituants sont en réalité très précisément positionnés et configurés de manière à arriver "magiquement" quelques minutes plus tard à un état beaucoup plus ordonné.

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Message par Invité le Lun 4 Jan 2016 - 23:35

stupeflip666 a écrit:
Encore plus simplement, il n'y a rien qui interdise en théorie de préparer un système qui semble très chaotique, mais dont les constituants sont en réalité très précisément positionnés et configurés de manière à arriver "magiquement" quelques minutes plus tard à un état beaucoup plus ordonné.

C'est pas nouveau, cf le démon de Maxwell. C'est le genre de phénomène que l'on utilise dans les tubes de Ranque-Hilsch.

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Message par fragmentation le Mar 5 Jan 2016 - 13:20

stupeflip666 a écrit:
fragmentation a écrit:
Je ne comprends pas grande chose au reste de la discussion, mais je ne suis pas convaincu que tu ais réussi à éviter la dépense d'énergie liée à la détection ... En effet, supposons que le système soit déterministe, et supposons que ta mesure permette d'identifier tous les paramètres du système de façon exacte, et supposons enfin qu'il existe un procédé permettant de simuler les instants futurs,
Rien ne prouve que ce calcul (des positions futures) ne demandera aucune dépense d'énergie, en particulier si tu veux le réaliser suffisamment vite pour pouvoir envoyer une commande à une porte ...

Et en fait je viens de réaliser que mon argument est essentiellement équivalent à un truc beaucoup plus simple :
Imagine que je prépare initialement une "boite" contenant deux liquides de couleur différentes situés l'un complètement à gauche l'autre complètement à droite. Rapidement les deux liquides vont se mélanger. Mais je pense qu'il n'y a rien en théorie qui m'interdise, à l'aide d'une machine théorique ultra perfectionnée (qui produirait beaucoup d'entropie, mais dirigée vers l'extérieur, pas vers la boite)  d'inverser la vitesse de chaque particule de liquide de manière à qu'ils retrouvent leur configuration initiale.

Encore plus simplement, il n'y a rien qui interdise en théorie de préparer un système qui semble très chaotique, mais dont les constituants sont en réalité très précisément positionnés et configurés de manière à arriver "magiquement" quelques minutes plus tard à un état beaucoup plus ordonné.


L'état "ordonné" ne sera que transitoire. Un instant d'ordre, dans une mer de chaos. Et si tu tentes d'en extraire de l'énergie avant qu'il atteigne la fameux point magique, ça perturbera la système. De toute façon, ça ne fonctionnerait que dans un monde pleinement déterministe, ce qui n'est pas le cas à priori de notre réalité. Néanmoins je présume que l'approximation déterministe ne supprime pas la notion d'entropie ni ne la rend contradictoire ...


Eventuellement tu peux faire encore plus simple. Secouer la boite, et la photographier pendant 8 milliards d'années, et extraire le moment ou tout est "magiquement" ordonné. Même pas besoin de calculs, ni d'un démon ex-nihilo (so to speak).  Ou peut être ça ne fonctionne pas aussi bien que ça ... mmm, je vais tenter l'expérience dans mon salon.  Est ce que le liquide parcours vraiment tous les états au fil du temps ?  Est ce que si on observe du vide suffisament longtemps, une étoile fini par apparaître spontanément ? (ou un big-bang/ univers)

Je me suis toujours demandé comment des paires particules/anti-particules peuvent apparaître dans le vide, sans que le bilan gravitationnel ne soit déséquilibré. Il parait que la charge reste nulle, mais la gravité est de même signe pour les particules et les anti-particules. scratch
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Message par Pieyre le Mar 5 Jan 2016 - 13:33

Je dis peut-être une bêtise; mais, puisque la matière n'est qu'une forme d'énergie, c'est la conservation de l'énergie globale qui importe. Le fait qu'il y ait davantage de matière modifie sans doute la répartition des forces gravitationnelles. Mais en quoi cela poserait-il un problème ?
Par ailleurs, il y a aussi une interaction gravitationnelle entre l'énergie et la matière. Je pense notamment à l'énergie sombre, qui agirait comme une force gravitationnelle répulsive.

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Message par Invité le Mar 5 Jan 2016 - 14:17

C'est la conservation de l'énergie totale qui importe, incluant la notion d'entropie de l'information (donc de la position et de l'état d'un système au sens large) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_l'information#Le_statut_physique_de_la_th.C3.A9orie_de_l.E2.80.99information

Et j'irai meme encore plus loin, en fait ce qui est conservé c'est la densité d'énergie (pour inclure la dilatation de l'espace temps, ce qui explique le Redshift par exemple).

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Message par Pieyre le Mar 5 Jan 2016 - 14:42

J'en reviens toujours à des questions philosophiques, ou tout au moins à des questions générales touchant la physique et la réalité. Mais je ne voudrais pas perturber le cours de la discussion.

Alors, peut-on distinguer parmi les grandeurs physiques, ou plutôt les notions qu'on utilise en physique pour décrire la réalité, celles qui seraient absolues et celles qui seraient relatives ?

Que la température soit relative, en un sens oui, comme la plupart des grandeurs qui se réduisent à une mesure. N'y aurait-il pas d'absolu que l'énergie (ou la densité d'énergie – je ne suis pas en mesure d'en juger), le temps et l'information ?

Ainsi on pourrait dire que les autres grandeurs (y compris l'espace) ne sont appréhendées par nous que selon l'évolution dans le temps de l'information que nous pouvons obtenir concernant la répartition de l'énergie.

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Message par Invité le Mar 5 Jan 2016 - 21:16

Dans ce cas il faut définir "relative". Dépendant de l'observateur, d'accord, mais de quels paramètres de l'observateur ? "c'est chaud" ou "c'est froid" c'est une mesure relative de la température, alors qu'on sait très bien la définir de manière absolue...

A partir du moment où quelque chose est composé de quantas, en ce sens tu la définirais comme relative ou absolue ?

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Message par Pieyre le Mar 5 Jan 2016 - 21:55

En tant que logicien, je serais assez tenté de réduire la question à celle de l'axiomatisation de la physique.

En logique, il y a un petit nombre d'axiomes et de règles de déduction qui, en principe, permettent de démontrer l'ensemble des résultats mathématiques.

En physique, il y a le système international d'unités, composés de sept unités de base (la masse, le temps, la longueur, la température, l'intensité électrique, la quantité de matière et l'intensité lumineuse) à partir desquelles on exprime les unités dérivées.

Je remarque que la température est une grandeur de base. Mais, si elle correspond à une dynamique de particules, elle ne me paraît pas primitive. C'est en ce sens que je parlerais d'une grandeur relative.

La question, c'est : ce système, au regard des développements de la physique ultérieurs à son élaboration, est-il minimal ? S'il ne l'était pas, quel serait-il ? En particulier, est-ce que l'hypothèse de tout réduire à l'énergie, à l'information et au temps pourrait être envisageable ?

Si je privilégie ces trois notions, ce n'est pas une lubie de ma part. Ce sont celles que des physiciens m'ont dit indéfinissables. Et puis ce sont celles que je rapporte, contrairement aux axiomes de la logique qui peuvent paraître conventionnels, à des réalités humaines fondamentales; en gros : la sensation pour l'énergie, le raisonnement pour l'information et, plus difficile à admettre certes, le libre arbitre pour le temps.

Ce qui veut dire que ce qui serait appréhendé directement par l'observateur, à l'extérieur et à l'intérieur de lui, serait primitif. En tant que c'est dépendant de l'observateur, le terme d'absolu est peut-être mal choisi. Et pourtant, si l'on part de soi, c'est parce que c'est premier et irréductible dans l'ordre de la conscience, tandis que ce qui est construit par la raison est forcément second. Les relations mathématiques qui définissent des grandeurs sont absolues en un certain sens, certes, dans la mesure où elles sont posées de façon formelle, indépendamment d'une observation. Mais une relation entre des grandeurs, c'est secondaire relativement à la perception brute d'une grandeur.

C'est l'ordre que je considère : la sensation d'abord, la raison ensuite. Cela peut être difficile à admettre pour un physicien qui tente de poser un modèle du monde, de façon extérieure à lui, comme premier. Mais je ne vois pas comment ne pas partir de soi, un soi qui est dit subjectif, certes; mais, si l'objectivité n'est que mathématique, ce n'est pas la réalité.

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Message par Invité le Mar 5 Jan 2016 - 23:32

Re-,

sur les unités du SI, je ne suis pas d'accord. La température est DIRECTEMENT liée à une vitesse, la quantité de matière via le nombre d'Avogadro n'est qu'une constante, et l'intensité lumineuse en puissance surfacique. pour moi les 4 de base sont la charge, le mètre, la seconde et le kg. Les autres unités ne sont que des compositions de celles-ci.

Donc non, il n'est pas minimal pour ces raisons.

Après on peut faire des unités "batardes", pourquoi pas (tant que chaque unité n'est pas une composition des autres). On a une infinité de possibilités. on peut effectivement créer un système d'unités avec le Joule (kg m2 s-2), le Newton, (km m s-1), l'ampère (N.C.s-1) et je te laisse trouver le dernier. Il y a une infinité de solutions de toutes façons.

On a prit ces 4 unités de bases parce qu'il est plus difficile de faire un étalon de longueurs composées (physiquement j'entends). On pourrait très bien baser un système d'unité en parlant de vitesse (et de 3 autres complémentaires), où on baserait la vitesse sur celle de la lumière, pourquoi pas...

Ce choix a été fait à titre pratique, c'est tout.

Mais comme il existe une infinité de systèmes d'unités équivalents au notre, je ne vois pas en quoi ça viendrait infirmer ou pas le fait que toute mesure est relative ou absolue...

PS : l'information me parait difficilement une base, puisque difficilement rigoureusement définissable.

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Message par Pieyre le Mer 6 Jan 2016 - 14:07

Je connaissais le système MKSA (même si je ne suis pas vieux au point d'avoir effectué mes études avant l'adoption du SI) qui permettait d'exprimer l'unité de tout un ensemble de grandeurs dans les tables des formulaires de physique. Je dois dire que déjà cela me fascinait que l'on puisse ramener des grandeurs qui pouvaient donner lieu à des sensations (comme l'accélération) à d'autres grandeurs (ici la longueur et le temps), même si j'avais connaissance des équations qui liaient ces grandeurs (v = dl/dt et a = dv/dt), d'où l'on tirait des équations aux dimensions ([a] = m.s-2). Cela pose le problème de la nature des qualia.

Je savais que le kelvin avait été ajouté, mais j'ignorais avant ma précédente intervention que (selon Système international d'unités) : « Le Système international compte sept unités de base, censées quantifier des grandeurs physiques indépendantes ».

Alors j'ai appris (voir Unités de mesure) que certaines grandeurs nécessitaient effectivement qu'on précise plus de quatre unités, comme la capacité thermique molaire, exprimée en kg.m2.mol-1.K-1.s-2.

Mais cela ne me satisfait pas.

Ainsi on utilise en physique le radian et le bel, qui sont sans unité, prétendument parce qu'il sont obtenus selon le rapport de deux grandeurs de même unité... Oui, enfin on peut dire aussi qu'il s'agit d'informations qui peuvent être utilisées en mathématique (notamment le radian) indépendamment de considérations physiques.

Tu indiques que la température est directement liée à la vitesse – sans doute, mais est-ce que tu n'ajoutes pas une information pour déterminer cela ?

La quantité de matière correspond à N molécules, où N est le nombre d'Avogadro – sans doute, mais c'est une information qui n'est pas suffisante pour déterminer la masse du corps considéré, puisqu'il faut disposer en plus de la répartition des atomes de la molécule et de la masse de chaque atome, ce qui consiste aussi en des informations.

Et, pour l'intensité lumineuse, je passe, parce que je n'ai pas de connaissance en la matière (si je puis dire), mais j'imagine qu'il est question aussi d'information.

Quant au fait qu'on puisse considérer différents systèmes d'unités, certes. C'est un peu comme, en mathématique, quand on considère un espace vectoriel de dimension n. Toutes les bases ont n vecteurs à partir desquels on peut repérer tout vecteur de l'espace. Mais on peut aussi les repérer à partir d'un ensemble de p > n vecteurs qui est générateur mais pas libre (les vecteurs ne sont pas indépendants les uns des autres).

Bien sûr je ne remets pas en question le SI, c'est-à-dire le fait que, si l'on veut lier les grandeurs uniquement par des équations, on est bien obligé d'en définir sept. Mais je me demande si l'information, sans être une grandeur physique (ainsi je suis dubitatif quant à la référence au statut physique de l'information que tu as indiquée), ne doit pas être introduite de façon méta-équationnelle de sorte qu'on puisse réduire le nombre de grandeurs ou de notions de base.

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Message par Invité le Mer 6 Jan 2016 - 15:43

Re-,

non, le kelvin se définit à partir d'un écart tpe de vitesse (fois la constante de Boltzmann, en MKSA), donc peut etre exprimé en MKSA aussi.

Pour la quantité de matière, on a défini le nombre d'Avogadro comme une constante pratique. Elle est complètement arbitraire et sert juste à manipuler des nombres avec des exposants un peu plus pratiques, tout comme on utilise les eV en physique nucléaire...

Pour le flux lumineux, tu prends l'énergie de chaque photon (en Joules), tu regarde combien il en passe par seconde à travers une surface, : ce sont des W/m², donc exprimable dans le MKSA. C'est tout, pas besoin d'information ou autre. Un laser aura un flux lumineux identique à celui du soleil s'il est de 1200W/m² au zénith etc, nul besoin de faire intervenir une information quelconque là dedans.

Pour les différents systèmes c'est exactement ce à quoi je pensais : si le déterminant de ton système n'est pas nul, alors il constitue une base de mesure de tous les phénomènes qui existent. C'est tout.

Pour le statut de l'information, il n'y en a pas (à ma connaissance). Je disais juste qu'en trifouillant un peu la thermo on pouvait associer une énergie à une information (un genre de quanta), mais c'est tout. Je ne prétend pas lui donner un statut (et tant qu'elle n'en n'a pas, ça reste de la métaphysique).

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