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Kalium

L'entropie et la fin de l'univers

Déchet(s) recommandé(s)

il y a 17 minutes, Kalium a dit :

Je vous invite à lire le texte pour savoir la réponse.

C'est simple, c'est la première de ce sujet. 

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(modifié)
il y a 2 minutes, Gamin a dit :

C'est simple, c'est la première de ce sujet. 

J'ai même pas allumé sur le coup tantôt. Mais c'est pas trop un gros spoiler considérant le titre du sujet.

Modifié par Kalium

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il y a une heure, Kalium a dit :

Cette approche, si je comprends bien, prend en considération que la température est une mesure de l'énergie interne et que cette énergie n'est qu'un autre manière d'exprimer la masse? Les transferts de chaleur pouvant être assimilés à des transferts de masses?

 

Il faut se référer à  Constantin Carathéodory pour aborder la question avec une approche disons plutôt axiomatique du problème. 

Un système qui est disponible d'un état vers un autre état de manière adiabatique et qui peut être transformé sans subir un transfert d'énergie par la chaleur ou par la transmission d'une matière pourrait être transformé mécaniquement par exemple en brassant de l'eau froide elle devient chaude ou tiède. Par contre l'eau froide n'est pas disponible de manière adiabatique à partir de l'eau chaude car aucun effort ne peut exister dans le but de la refroidir.

On dit donc que c'est un processus quasi statique car la transformation est un état défini pratiquement non réversible. 

Selon l'Université Cornell la seconde loi des thermodynamiques se résume ainsi : Le principe fondamental comme quoi l'entropie est irréversible et s'achemine de manière adiabatique d'un état équilibré à un autre. (C'est à dire équilibré simultanément de manière thermique. mécanique et chimique).

Selon Eliott Lieb et Jakob Yngvason le concept de réchauffement n'est pas assumé. 

Si on a un minimum de l'énergie libre pour un système à volume et à température contante. Si on a un minimum de l'enthalpie libre pour un système avec une température et une pression constante on a les conditions réunies pour un potentiel thermodynamique suffisant pour atteindre un état d'équilibre thermodynamique. 

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Il y a 19 heures, Gamin a dit :

De l'entropie, ça s'entrepose tu ça? 

En simplifiant, oui. C'est le principe derrière le réfrigérateur et le moteur à vapeur, notamment.

Sans entrer trop dans les détails, un réfrigérateur par exemple au fréon a quatre cycles thermodynamiques:

1-2: Compression adiabatique (pas d'échange de chaleur). Le compresseur comprime le fréon qui devient une vapeur surchauffée sans variation d'entropie.

2-3: Compression isotherme (température constante) avec rejet de chaleur. Le fréon passe dans les serpentins derrière le frigo et rejette sa chaleur dans la cuisine puisqu'il passe de phase gazeuse à phase liquide dans le condenseur. De l'entropie est libérée dans l'univers sous forme d'énergie dissipée (les atomes de l'air de la cuisine sont excités et se cognent les uns sur les autres jusqu'à ce que l'énergie se dissipe plus loin).

3-4: Expansion adiabatique. Le fréon liquide tiède entre dans la vanne d'expansion  avec une bonne pression et sa température baisse encore plus à cause de la dépressurisation.

4-1: Expansion isotherme. Le fréon entre dans l'évaporateur, généralement situé dans le congélateur du frigo, où le liquide à basse température et basse pression s'évapore, retirant de la chaleur aux aliments stockés dans le frigo. Ce faisant, le fréon emmagasine de l'entropie et réduit l'entropie (nombre de configurations possibles) des aliments. Si on imagine un verre d'eau dans le congélateur avec des billes qui flottent dedans, par exemple, on peut facilement prendre 200 photos différentes du verre à l'état liquide. Un coup qu'il a été assez refroidi, l'eau dans le verre gèle et il n'y a qu'une position possible pour les billes. Si on dégèle et regèle le verre à de multiples reprises, il est peu probable qu'on obtienne 2 fois exactement le même état. L'entropie générale de l'univers augmente donc toujours, même si on considère notre frigo théorique comme une machine 100% efficace (machine de Carnot).

 

Ces graphiques illustrent ça. Sur le premier, T est la température, S est l'entropie interne du système et Q représente la chaleur. Il s'agit d'un cycle théorique ou l'entropie libérée est toujours égale à l'entropie absorbée par le système, ce qui n'est pas le cas dans la réalité.

REFRIGERATION_FIG2.gifthermo.png.f95fea673f9703656d950c4e9f38f75f.png

Un autre vidéo assez bon:

 

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Le vidéo suivant est une belle illustration d'un réservoir d'entropie. Les lava-lamp permettent de générer du hasard afin d'encrypter des données de manière presque indécodable par des ordinateurs. En prenant des photos des lampes, les programmeurs peuvent créer des clés d'encryption liés au positionnement des pixels sur les images. Théoriquement, l'âge actuel de l'univers est plus court que le temps nécessaire à obtenir deux photos identiques.

Si on essayait de générer des nombres parfaitement aléatoires à l'aide d'ordinateurs, on se buterait rapidement à leur caractère profondément déterministe. Les ordinateurs sont par essence très peu entropiques car ils suivent un code parfaitement organisé. Mon prof de probabilité et statistique avait déjà dit dans un cours qu'il n'existe pas de nombre aléatoire généré par un ordinateur ou par un humain.

Citation

Not all randomness is pseudo, however, says Ward. There are ways that machines can generate truly random numbers. And the importance of true randomness is not to be underestimated, he adds. “If you go to an online poker site, for example, and you know the algorithm and seed, you can write a program that will predict the cards that are going to be dealt.” Truly random numbers make such reverse engineering impossible, he adds. There are devices that generate numbers that claim to be truly random. They rely on unpredictable processes like thermal or atmospheric noise rather than human-defined patterns. The results might still be slightly biased towards higher numbers or even numbers, but they’re not generated by a deterministic algorithm.

https://engineering.mit.edu/engage/ask-an-engineer/can-a-computer-generate-a-truly-random-number/

 

Modifié par Kalium

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Quand tu as cité la machine de Carnot j'ai pensé aux tables de Karnaugh ce qui est ma foi assez coquasse ! 

As-tu abordé les prémisses de ce qui a emmené à la théorie du Chaos ? 

Les mécaniques célestes de Joseph-Louis Lagrange et la conjecture de Poincaré ?

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il y a 17 minutes, BMO a dit :

Quand tu as cité la machine de Carnot j'ai pensé aux tables de Karnaugh ce qui est ma foi assez coquasse ! 

As-tu abordé les prémisses de ce qui a emmené à la théorie du Chaos ? 

Les mécaniques célestes de Joseph-Louis Lagrange et la conjecture de Poincaré ?

Je connais un peu les fondements philosophiques derrière ça mais j'ai pas encore abordé ça de manière mathématique. Ça serait la suite logique après l'entropie et les lois de la thermodynamique je suppose.

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C'est effectivement la suite logique.

Cependant, si l'effet papillon a été élaboré dans les années 1970, la théorie du chaos remonte à plus de 200 ans.

Fait anecdotique, Lorenz a développé la théorie de l'effet papillon au MIT.

J'ai, dans le cadre de mon ancien travail, dialogué avec un chercheur du MIT lors de ses vacances à Québec.

Nous nous sommes croisés par hasard et avons parlé pendant près d'une heure de ses travaux. 

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Et le nom du chercheur au MIT, vous demandez?

...Albert Einstein.

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Je ne me souviens pas de son nom mais il est d'origine indienne.

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Il travaillait sur quoi? 

Les théories de Kaluza-Klein en champs conforme Anti-deSitter?

Ou bien sur les relations de Kramers-Konig, évidemment développées avec l'apport indéniable du mathématicien Ramanujan et des équations de Vlasov-Laudau?

 

 

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Rien de tout cela. Il travaille sur des enzymes macromoléculaires et sur une cure contre le cancer.

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Il y a 17 heures, BMO a dit :

Cependant, si l'effet papillon a été élaboré dans les années 1970, la théorie du chaos remonte à plus de 200 ans.

Fait anecdotique, Lorenz a développé la théorie de l'effet papillon au MIT.

J'ai, dans le cadre de mon ancien travail, dialogué avec un chercheur du MIT lors de ses vacances à Québec.

Un excellent chercheur, un des meilleurs, il m'adore. Il me le dit tout le temps. 

Tiens Donald, t'avais oublié une phrase à la fin de ton message. 

 

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Quand on rencontre quelqu'un qui travaille sur une cure du cancer, on doit retenir son nom.

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