Un petit problème de physique trouvé dans les annales d'une grande école
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Un petit problème de physique trouvé dans les annales d'une grande école
Soit un ressort sérré au maximum qui possède donc une énergie potentielle U... Ce ressort est mis tel quel dans une boite percée indestructible du type téflon, innattaquablle par les acides, le ressort étant fait dans un acier classique qui se dissous dans l'acide, on plonge la boite percée dans un bain d'acide sulfurique assez fort pour dissoudre entièrement le ressort....Qu'est devenu l'énergie potentielle U ?
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lephysicien
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Bonjour
Voila ce qui va se passer a mon avis.
Le resort ne va pas se dissoudre uniformément et va donc casser libérant ainsi son énergie potentielle. Le fluide va etre mis en mouvement de la meme maniere que lorsque que l'on jette une peirre dans l'eau et ces ondes vont de disciper entrainant un réchhauffement tres leger de l acide.
Voila ce qui va se passer a mon avis.
Le resort ne va pas se dissoudre uniformément et va donc casser libérant ainsi son énergie potentielle. Le fluide va etre mis en mouvement de la meme maniere que lorsque que l'on jette une peirre dans l'eau et ces ondes vont de disciper entrainant un réchhauffement tres leger de l acide.
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Yakamonéyé
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En partant du principe que le ressort ne casse pas!
Il va progressivement se faire ronger par l'acide et donc chaque spire va diminuer de diamètre (cf shema). Il va donc arriver a un instant où le ressort sera plus fin que du fil de fer! Possèdera-t-il autant d'énergie potentielle que le ressort de départ?
Si non, alors le ressort pert son energie au fil du temps, donc d'une de ces manières:
->réaction chimique (très peu probable
)
->dégagement de chaleur
->micro-mouvements
Sinon, je ne sais pas très bien commen se comporte un ressort au niveau atomique, mais serai-t-il possible que la tension appliqué aux atomes les déforment et empèche leur oxydation (on sais jamais!, j'aurais essayé
)"Combat le diable avec cette chose que l'on appelle l'amour"
Bob Marley
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Pour ceux qui disent que le ressort en se détendant produit de la chaleur c'est faux c'est exactement le contraire un ressort à une chaleur en équilibre en se détendant produit du froid vous pouvez faire l'expérience avec des élastiques que vous tendez pendant 1 mn lorqu'il se détends brutalement il produit du froid essayez avec un élastique
Ca m'a l'air dur a vérifier, mais je te crois 
Pour ce qui est du ressort, t'as raison, si l'acide le fait uniformément diminuer de diamêtre cela va au fur et a mesure faire perdre de son énergie potentielle le ressort. Mais ça ne tendra pas vers l'infini pour autant :P Un atome c'est un atome, avant qu'une réaction chimique m'en divise un, je serais déjà mort
Pour ce qui est du ressort, t'as raison, si l'acide le fait uniformément diminuer de diamêtre cela va au fur et a mesure faire perdre de son énergie potentielle le ressort. Mais ça ne tendra pas vers l'infini pour autant :P Un atome c'est un atome, avant qu'une réaction chimique m'en divise un, je serais déjà mort
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Yakamonéyé
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je me demandais juste si un ressort très fin, réduit(au 2 sens du terme) par l'action de l'acide (et qui, pour simplifier, ne peut pas casser) peut posséder la même énergie potentielle que le ressort epais de départ?
Si c'est effectivement le cas alors j'aimerais bien qu'on m'explique comment tout ça se présente au niveau atomique!!
Mais ça me parrait très peu probable et donc sa signifierait que le ressort perd son énergie plus ou moins continuellement au cours du temps.
Si c'est effectivement le cas alors j'aimerais bien qu'on m'explique comment tout ça se présente au niveau atomique!!
Mais ça me parrait très peu probable et donc sa signifierait que le ressort perd son énergie plus ou moins continuellement au cours du temps.
"Combat le diable avec cette chose que l'on appelle l'amour"
Bob Marley
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Ta question es fort difficile et surtou qu'elle ne se pose pas comme ca.
Deja ton hypothese de ressort qui ne casse pas est tres tres osée car il doit casser
passons! La force de rappel et l energie potentielle sont des modélisation macroscopique et tu cherche une description au niveau de l atome. Il te faut une description quantiquee et je crois que ce n'est pas possible. Je ne sais pas si on peut définir une energie comparable a U au niveau quantique.
Je te dit cela mais je ne suis pas sur d'une possible modélisation et je suis intéresser de connaitre la réponse
Deja ton hypothese de ressort qui ne casse pas est tres tres osée car il doit casser
passons! La force de rappel et l energie potentielle sont des modélisation macroscopique et tu cherche une description au niveau de l atome. Il te faut une description quantiquee et je crois que ce n'est pas possible. Je ne sais pas si on peut définir une energie comparable a U au niveau quantique.
Je te dit cela mais je ne suis pas sur d'une possible modélisation et je suis intéresser de connaitre la réponse
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Yakamonéyé
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ça veut dire que dans tout les cas, le ressort est obligé de ce briser?
Ce serait domage, un si beau problème.....
c'est vrai que le plus évident c'est quand même que le ressort casse !!
victor>> dans tes annales, yaurais la réponse par hasard?
Ce serait domage, un si beau problème.....
c'est vrai que le plus évident c'est quand même que le ressort casse !!
victor>> dans tes annales, yaurais la réponse par hasard?
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Bob Marley
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Yakamonéyé
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Voici une solution que l'on m'a soufflé!
Ce n'est pas prouvé mais c'est peut etre une explication!
Dans une expérience réelle il ne fait aucun doute que le ressort se cassera entre autre a cause des imperfection ou des mouvements du liquide. Mais let's imagine (all the people) que le ressort est parfait et qu'au cours de l'expérience, il ne se casse pas!
Sa n'enlève rien a la question:"Où est passé l'energie U de ce ressort?"
Qu'en pensez vous??
Ce n'est pas prouvé mais c'est peut etre une explication!
Dans une expérience réelle il ne fait aucun doute que le ressort se cassera entre autre a cause des imperfection ou des mouvements du liquide. Mais let's imagine (all the people) que le ressort est parfait et qu'au cours de l'expérience, il ne se casse pas!
Sa n'enlève rien a la question:"Où est passé l'energie U de ce ressort?"
Ce raisonnement est valable a plusieures échelles.
le ressort n'est pas dans sa forme de repos, les liaisons entre les différents grains constituant le ressort sont soumis a des forces de contraction et d'étirement, donc ces liaisons sont affaiblies!
Ainsi l'atome d'oxygène passant par là oxyderas plus facilement un de ces grains !
et donc l'énergie U sera transformée en une accélération de la vitesse de la réaction!
Qu'en pensez vous??
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Bob Marley
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Yakamonéyé
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une réaction chimique casse tout d'abor les liaisons existantes (ce qui demande de l'énergie) puis recrée de nouvelles liaisons (ce qui libère de l'énergie), de la on peu définir une réaction endothermique (qui nécessite de la chaleur pour se produire) et exothermique (qui produit de la chaleur).
Une liaison affaiblie nécessite moins d'énegie pour casser donc la réaction est plus facile ou la réaction est plus exothermique.
De plus notre métal (acier?) n'est pas sous forme moléculaire mais plutot de verre il me semble: les atomes n'ont pas de structure précise comme celle d'une molécule.(à vérifier)
Les liaisons entre eux sont différentes des liaisons covalentes je crois.
Une liaison affaiblie nécessite moins d'énegie pour casser donc la réaction est plus facile ou la réaction est plus exothermique.
De plus notre métal (acier?) n'est pas sous forme moléculaire mais plutot de verre il me semble: les atomes n'ont pas de structure précise comme celle d'une molécule.(à vérifier)
Les liaisons entre eux sont différentes des liaisons covalentes je crois.
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Bob Marley
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Elle me semble trés juste. Bien qu'à mon avis il y ait un peu des deux explications tout de même -
lephysicien
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Bonjour,
j'ai reflechi il y a un moment sur le sujet , mais je n'avais pas pu poster ma reponse.
Je vous propose donc toutes mes idees, vous verrez que je tente d'identifier tous les problemes un a un, meme si cela peut parraitre trivial. Avec ce genre de pb, il me semble qu'un raisonnement fait pas a pas permet de tirer les choses au clair
D'abord, je me suis posé aussi la question si le ressort cassait ou non.
J'ai donc supposé dans un premier temps qu'il ne cassait pas.
pourquoi ? parce que cela traduira de toute facon au moins une premiere partie de l'experience ou l'epaisseur diminue et où le ressort reste en un seul morceau. Donc meme s'il casse il n'est pas inutile de trvailler sur l'hypothese : il ne casse pas. ce que je fais.
Le probleme qui met apparu ensuite est que L'Energie pot U est macroscopique alors que la reaction se deroule au niveau des molecules !
Il faut bien regarder la reaction car ans l'enoncé du probleme, il n'y a que celle ci qui provoque "la disparition par magie" de U.
> il faut donc se ramener a la meme echelle. changer l'echele de la reaction me parraissant ardu, je prefere changer l'echelle de U.
ainsi : quel est l'interpretation micro de l'energie pot U du ressort comprimmé?
Là, ayant du mal a avancer avec certitude j'ai pris un probleme annexe :
on remplacer le ressort par un elastique tendu. Il a aussi une energie pot U.
Que se passe t il ? En etirant l'elastique je tente "d'augmenter l'espace" entre les "petits elements d'elastiques" qui elle s'attirent d'avantage pour ramener l'elastique au repos.
je repasse a mon ressort : lorsqu'il est comprimmé, les "petits elements du ressort" veulent donc se repousser pour detendre le ressort. (Voila uen explicatuion avec les mains mais qui a le merite d'etre comprehensible meme si cela ne devoile pas tout.)
j'arrive a la fin de cette partie du raisonnement :
le saut reactionel est donc plus important pour le ressort comprimmé qu'un ressort au repos. > on peut se representer les diagrammes Ep en fonction de CR (coordonnées reactionelles) ...
Le saut etant plus grand, la reaction est exothermique (ca ne devrait pas surprendre), mais elle degage plus de chaleur pour le ressort comprimmé.
Ensuite il reste la cas où le ressort casse.
Si el ressort se brise en deux, il a donc de la place pour se detendre. Il est plongé dans un fluide ( l'acide). le ressort est alors assujeti a des frotement fluide. ces frottements vont dissiper l'energie potentielle U' du morceau de ressort. ( on peut trouver l'equation u mouvement du ressort dans un fluide de coef eta, la force de frottement depandant de v, la vitesse> equa diff).
la aussi dissipation par chaleur.
petit PS :
au cour de mon raisonnement j'avais pris aussi cette piste qui m'a guidé :
on a une energie qui "disparrait"
sous quelle forme peut elle bien etre :
energie potenielle , cinetique ; chaleur ...
avec ce petit listing, on voit bien que la chaleur est vraimant un bon candidat, ce qui permet d'anticiper un peu le raisonnement et voir ou l'on va.
Merci de m'avoir lu, c'est un peu long sans doute avec beaucoup de fautes de frappe veuillez m'excuser.
François
j'ai reflechi il y a un moment sur le sujet , mais je n'avais pas pu poster ma reponse.
Je vous propose donc toutes mes idees, vous verrez que je tente d'identifier tous les problemes un a un, meme si cela peut parraitre trivial. Avec ce genre de pb, il me semble qu'un raisonnement fait pas a pas permet de tirer les choses au clair
D'abord, je me suis posé aussi la question si le ressort cassait ou non.
J'ai donc supposé dans un premier temps qu'il ne cassait pas.
pourquoi ? parce que cela traduira de toute facon au moins une premiere partie de l'experience ou l'epaisseur diminue et où le ressort reste en un seul morceau. Donc meme s'il casse il n'est pas inutile de trvailler sur l'hypothese : il ne casse pas. ce que je fais.
Le probleme qui met apparu ensuite est que L'Energie pot U est macroscopique alors que la reaction se deroule au niveau des molecules !
Il faut bien regarder la reaction car ans l'enoncé du probleme, il n'y a que celle ci qui provoque "la disparition par magie" de U.
> il faut donc se ramener a la meme echelle. changer l'echele de la reaction me parraissant ardu, je prefere changer l'echelle de U.
ainsi : quel est l'interpretation micro de l'energie pot U du ressort comprimmé?
Là, ayant du mal a avancer avec certitude j'ai pris un probleme annexe :
on remplacer le ressort par un elastique tendu. Il a aussi une energie pot U.
Que se passe t il ? En etirant l'elastique je tente "d'augmenter l'espace" entre les "petits elements d'elastiques" qui elle s'attirent d'avantage pour ramener l'elastique au repos.
je repasse a mon ressort : lorsqu'il est comprimmé, les "petits elements du ressort" veulent donc se repousser pour detendre le ressort. (Voila uen explicatuion avec les mains mais qui a le merite d'etre comprehensible meme si cela ne devoile pas tout.)
j'arrive a la fin de cette partie du raisonnement :
le saut reactionel est donc plus important pour le ressort comprimmé qu'un ressort au repos. > on peut se representer les diagrammes Ep en fonction de CR (coordonnées reactionelles) ...
Le saut etant plus grand, la reaction est exothermique (ca ne devrait pas surprendre), mais elle degage plus de chaleur pour le ressort comprimmé.
Ensuite il reste la cas où le ressort casse.
Si el ressort se brise en deux, il a donc de la place pour se detendre. Il est plongé dans un fluide ( l'acide). le ressort est alors assujeti a des frotement fluide. ces frottements vont dissiper l'energie potentielle U' du morceau de ressort. ( on peut trouver l'equation u mouvement du ressort dans un fluide de coef eta, la force de frottement depandant de v, la vitesse> equa diff).
la aussi dissipation par chaleur.
petit PS :
au cour de mon raisonnement j'avais pris aussi cette piste qui m'a guidé :
on a une energie qui "disparrait"
sous quelle forme peut elle bien etre :
energie potenielle , cinetique ; chaleur ...
avec ce petit listing, on voit bien que la chaleur est vraimant un bon candidat, ce qui permet d'anticiper un peu le raisonnement et voir ou l'on va.
Merci de m'avoir lu, c'est un peu long sans doute avec beaucoup de fautes de frappe veuillez m'excuser.
François
"Je sais pourquoi le soleil est rouge, mais je ne sais pas pourquoi cela m'emerveille"(Maxwell)
finalement ya pas 36 possibilités. L'énergie est passée soit en agitation thermique, soit en énergie de liaison. Et il y a probablement un peu des deux. En tous cas il y a forcément un transfert en énergie de liaison vu q'il y a eu une réaction chimique.
Par contre quantitativement je vois pas trop
Par contre quantitativement je vois pas trop
je suis certain que vous croyez avoir compris ce que j'essayais de vous dire, mais êtes-vous sûr que ce que j'ai dit correspondait vraiment à ce que je voulais dire ?