'
.
_
’
Ensembles de particules: température
'
279
'
où N est le nombre total de particules et u,- la vitesse de la particule dans le référentiel
du CG. Si toutes les particules ont la même masse, alors
-
_
.
E
=
l Z-lmv2- = lm
(l Z-v2-)
=
lm(v2)
=
—1—mv2
c,moy
N
12
2
2
-N
1
z
2
moy_
2
qm;
où vgm
est appelée « la vitesse quadratique moyenne des particules »
,
dénie par
.
vâm = (02)moy =
+ vâ + vâ + - - -) =
’
Nous n’avons pas besoin d’indiquer ici la relation exacte entre la température et l’énergie
cinétique—moyenne. D_suft pour le moment de supposer que, étant donnée l’énergie cinétique moyenne d’une particule dans un système,nous pouvons calCuler la'témpérature du
système, et réciproquement. En ce sens nous pouvons parler de la température d’un
solide, d’un gaz et même d’un noyau complexe.
'
Le fait de rapporter les mouvements au centre de gravité an de dénir la température, est important. Supposons qu’on ait une boule métallique « chaude » au repos
dans notre laboratoire et une boule métallique « froide » qui se déplacent très rapidement
par rapport à notre laboratoire. La boule « chaude » a une température éleVée et par
conséquent une énergie cinétique élevée par _rappôrtà son centre de gravité, qui dans
ce cas se trouve être au repos dans le laboratoire. Par
boule
froide» a une
température basse, et par conséquent une énergie cinétique petite par rapport à son.
centre de gravité, qui dans notre cas est en mouvement par rapport à l’observateur. La
boule « froide » qui se déplace rapidement peut avoir une énergie cinétique totale par
rapport au laboratoire plus grande que la boule « chaude » immobile, mais la majeure
partie est une énergie cinétique de translation qui ne contribue en rien àla température. _
Un système qui a partout la même températüre, de sorte que l’énergie cinétique
.
moyenne des molécules en tout point du système est la'même, est dit en équilibrether—
_
mique. Dans un système isolé, dont l’énergie interne totale est_constante, la température
_
peut varier si l’énergie cinétique interne change -en' raison d’une variation del’énergîe
,
‘
_
potentielle interné. Par exemple, une masse de gaz dans l’espacé-intersteairépeutSe
condenser sous l’action de forCes attraCtives intenses, cequi fait décroître l’énergie potentielle interne et croître en même temps l’énergie cinétique. Enconséquence, sa tempér ature
_
doit croître. Si, par ailleurs, le système se' dilate, son énergie potentielle croît (si les
forces sont attractives), ce qui produit une diminution de l’énergie cinétique et donc
une chute de température. Si l’énergie potentielle interne d’un syStème
isolé demeure
constante, ce qui est le
d’un gaz contenu dans une enceinte rigide, l’énergie cinétique
moyenne du système demeurera aussi constante; autrement
Sa température ne —
_
‘
changera pas. Par Contre si le Système n’est pas isolé—, il"peut échanger de l’énergie avec
le reste del’univers, ce qui peut proV0quér une variatiOn‘de son énergie cinétique interne
_
etpar suite_de Sa température.
.
_
’
_
'
_
.
'
La température devrait s’exprimer. en joule/particule. On‘a coutume cependant de
_
l’exprinier en degrés;
de température Utilisée en physique
est l’échelle absolue.
est appelé degré Kelvin, qu’on
la température
-
_
de fusion de la glace sous la prèSsibn atmosphérique normale est 273,15°K et latempé-
.
_
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Ensembles de particules: température
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où N est le nombre total de particules et u,- la vitesse de la particule dans le référentiel
du CG. Si toutes les particules ont la même masse, alors
-
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E
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l Z-lmv2- = lm
(l Z-v2-)
=
lm(v2)
=
—1—mv2
c,moy
N
12
2
2
-N
1
z
2
moy_
2
qm;
où vgm
est appelée « la vitesse quadratique moyenne des particules »
,
dénie par
.
vâm = (02)moy =
+ vâ + vâ + - - -) =
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Nous n’avons pas besoin d’indiquer ici la relation exacte entre la température et l’énergie
cinétique—moyenne. D_suft pour le moment de supposer que, étant donnée l’énergie cinétique moyenne d’une particule dans un système,nous pouvons calCuler la'témpérature du
système, et réciproquement. En ce sens nous pouvons parler de la température d’un
solide, d’un gaz et même d’un noyau complexe.
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Le fait de rapporter les mouvements au centre de gravité an de dénir la température, est important. Supposons qu’on ait une boule métallique « chaude » au repos
dans notre laboratoire et une boule métallique « froide » qui se déplacent très rapidement
par rapport à notre laboratoire. La boule « chaude » a une température éleVée et par
conséquent une énergie cinétique élevée par _rappôrtà son centre de gravité, qui dans
ce cas se trouve être au repos dans le laboratoire. Par
boule
froide» a une
température basse, et par conséquent une énergie cinétique petite par rapport à son.
centre de gravité, qui dans notre cas est en mouvement par rapport à l’observateur. La
boule « froide » qui se déplace rapidement peut avoir une énergie cinétique totale par
rapport au laboratoire plus grande que la boule « chaude » immobile, mais la majeure
partie est une énergie cinétique de translation qui ne contribue en rien àla température. _
Un système qui a partout la même températüre, de sorte que l’énergie cinétique
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moyenne des molécules en tout point du système est la'même, est dit en équilibrether—
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mique. Dans un système isolé, dont l’énergie interne totale est_constante, la température
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peut varier si l’énergie cinétique interne change -en' raison d’une variation del’énergîe
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potentielle interné. Par exemple, une masse de gaz dans l’espacé-intersteairépeutSe
condenser sous l’action de forCes attraCtives intenses, cequi fait décroître l’énergie potentielle interne et croître en même temps l’énergie cinétique. Enconséquence, sa tempér ature
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doit croître. Si, par ailleurs, le système se' dilate, son énergie potentielle croît (si les
forces sont attractives), ce qui produit une diminution de l’énergie cinétique et donc
une chute de température. Si l’énergie potentielle interne d’un syStème
isolé demeure
constante, ce qui est le
d’un gaz contenu dans une enceinte rigide, l’énergie cinétique
moyenne du système demeurera aussi constante; autrement
Sa température ne —
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changera pas. Par Contre si le Système n’est pas isolé—, il"peut échanger de l’énergie avec
le reste del’univers, ce qui peut proV0quér une variatiOn‘de son énergie cinétique interne
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etpar suite_de Sa température.
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La température devrait s’exprimer. en joule/particule. On‘a coutume cependant de
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l’exprinier en degrés;
de température Utilisée en physique
est l’échelle absolue.
est appelé degré Kelvin, qu’on
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de fusion de la glace sous la prèSsibn atmosphérique normale est 273,15°K et latempé-