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C’est le grand frisson dans le LHC (Large Hadron Collider) du CERN près de Genève. Depuis la mi-janvier, les équipes du groupe «Cryogénie des accélérateurs» sont à pied d'oeuvre pour refroidir le premier secteur du LHC. Trois kilomètres d’aimants entre les points 7 (Ferney-Voltaire) et 8 (Prévessin) sont à refroidir à 1,9 Kelvin (-271°C), une température plus froide que celle de l'espace intersidéral. Pour cela, une première étape a consisté à refroidir le secteur à ...

Bonne analyse.

pourquoi la pression joue un rôle sur la température ? ça peut etre expliqué simplement (imagé par exemple) ?

Tu prend la formule PV= nRT avec des correction pour les gaz non parfaits comme l'azote, l'hydogène l'hélium... Tu te ballades sur des courbes F (P,V,T)
En gros un gaz qui se détend se refroidit faut aussi tenir compte des paramètres thermodynamique, l'enthalpie, l'entropie etc.... Bref de la cuisine entre la cryogénie et l'obtention du vide

P?V?=n?R?T?

une explication sous forme de texte si possible, les formules je connais pas du tout (pas physicien pour deux sous)

P = pression
V = volume
T = temperature
n c'est un coefficient je crois, et R je sais plus
Donc selon la formule, si tu ne changes pas le volume, et que tu baisses la pression, il faut que de l'autre coté il y ait un élément qui baisse, et donc ça va être la temperature

La chaleur est due à l'agitation moléculaire. Plus un gaz est ténu, moins il y a d'atomes/molécules et moins il y a d'agitation moléculaire, et donc moins de chaleur. C'est suffisamment littéraire?

n c'est le nombre de moles
R est la constante des gaz parfaits si je me souviens bien : R=8,314 et l'unité c'est un truc avec des joules et autres (oui pas très précis lol)

La chaleur est un transfert thermique et non une température

Si tu as 30 personnes (représentent les atomes) dans une pièce de 20 mètres carrés, imagines qu'ils sautent partout et foncent partout dans les mur et entre eux. La pression on peut représenter ça comme la force exercée sur les murs. si tu as 50 personnes, alors la pression sur les murs va être beaucoup plus grande. Si les personnes ne bougent pas, alors on va être tassés mais sans plus. Si toutefois, ces personnes essaient de sauter et de se lancer partout les un sur les autres, les impacts sur les murs seront plus nombreux et plus importants. Si on laisse le même nombre de personnes et que leur agitation reste la même mais que l'on agrandit la pièce, alors la pression sur les murs est moins grande. Une situation d'équilibre est décrite par PV=nRT

où n: moles d'atomes (nombre de personnes)
et P: pression (pression sur les murs)
et V: volume (grandeur de la pièce)
et T: température (agitation des personnes)
et R: une constante de proportionnalité

Dans le contexte de l'article, nous avons la situation initiale suivante:
Pression initiale P1
Volume V constant
Nombre de moles d'air initiales n1
Température initiale T1
R constant
donc P1*V1=n*R*T1

et la situation finale suivante:
Pression finale P2
Volume V constant
Nombre de moles d'air finales n2
Température finale T2
R constant
donc P2*V2=n*R*T2

Notre but est de diminuer la température donc T2<T1 isolons les températures dans chaque cas:

T1=(P1*V1)/(n*R)
T2=(P2*V2)/(n*R)

Si nous faisons le rapport T1/T2, nous obtenons:

T1/T2= (P1*V1)/(P2*V2)

Si nous isolons maintenant T2, la température finale, nous obtenons:

T2 = (T1*P2*V2)/(P1*V1)

Nos conditions initiales T1 et P1 et V1 sont inchangeables (ce sont les conditions initiales!). Dans la situation finale, le volume ne peut pas diminuer, puisque cela reviendrait à diminuer le milieu, donc à rétrécir l'accélérateur d'une certaine manière.
Alors le seul paramètre variable qu'il reste est P2. Si nous voulons diminuer la température finale, alors il faut que la pression soit plus faible.

Maintenant pour diminuer la pression que peut-on faire? On diminue le nombre d'atomes d'air présents, c'est à dire, en pompant l'air.

et bien merci à tous pour ce cours notament à xzander...ça c'est de l'imagé.

j'avais osé penser à Pression*Volume = n*r*Température, mais alors pour comprendre
d'un coup d'un seul, je comprend pourquoi il fait plus froid en altitude, où la pression est moins élevée...mais alors l'oxygène qui se fait plus rare, est un gaz "lourd" ?

et oui, il "tombe" . . . comme toute chose

ben nan pas forcément !! s'il se fait plus rare c'est peut etre aussi justement parceque la pression est plus faible (moins d'air). Mais c'est vrai que l'oxygène est effectivement plus lourd que l'azote ... Je ne sais pas lequel de ces deux effets est prépondérant.

donc

l'air est "pesant"=>l'air "tombe"=>moins d'air en hauteur=>moins de pression=> plus froid

non ???????????

oui oui mais je voulais comparer l'oxygène à l'azote (l'oxygène n'est pas le composant majeur de l'air, il y a surtout de l'azote). En gros, est-ce que la proportion d'oxygène dans l'air diminue avec l'alitude ?

j'ai encore une petite question : pouquoi la pression diminue avec l'altitude ? la pression est liée à la gravité ?
euh donc deux questions en fait...

ben oui la gravité a tendance à ramener les molécules vers la surface de la terre, mais les répulsions qui interviennent entre ces molécules ont tendance à les séparer. Donc au final il y aura plus de molécules au sol qu'en altitude. D'où la différence de pression.

ok, faut que je pense molécule...et effectivement ça va mieux.

fffred a écrit :En gros, est-ce que la proportion d'oxygène dans l'air diminue avec l'alitude ?

Ah oui, là effectivement c'est une bonne question . .

peut etre se rapproche-t-on du vide en fait...

étant donné que l'oxygène est plus lourd que l'azote, il est plus attiré par l'attraction terrestre et de faite, je pense que les 21% d'oxygène de la surface diminue en prenant de l'altitude (sans doute au bénéfice de l'azote et de gaz plus légé)