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L'échelle Kelvin de température

Cette vidéo introduit l'échelle Kelvin des températures et définit le zéro absolu à partir de l'énergie cinétique. Elle insiste ensuite sur la nécessité d'utiliser le Kelvin dans la Loi des Gaz Parfaits en s'appuyant sur un exemple. Créé par Sal Khan.

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Transcription de la vidéo

alors dans la vidéo précédente on avait donc démontrer que finalement et bien le rapport dont le produit de p2p 1 v1 / t1 pour l'état initial et bien cette grandeur là elle se conservait pour un gaz parfait et donc que c'était une gala p2v de sûreté 2 à l'état final donc voilà on avait démontré que ça se conserver et alors ce qu'il faut bien garder à l'esprit on avait dit c'était que finalement p1 v1 et v2 v2 finalement donc on va l'écrire dans une autre couleur hop comme ça et bien finalement c'est que cette grandeur là elle était proportionnel à l'énergie cinétique totale du système alors que la température elle l était proportionnel à l'énergie cinétique du système enfin du barde par molécule pardon et donc à l'énergie totale du système divisé par le nombre de molécules est en fait là j'aimerais vraiment te fait réfléchir sur un point sur la température et la façon dont on la mesure parce que finalement j'avais dit dans la vidéo précédente qu'on avait un assez bon ressenti de la température et ça c'est vrai on a un assez bon ressenti de ce qui est chose qui est froide et énergie que sa demande on sait que pour chauffer il va apporter d'énergie donc on donne de l'énergie à ce qu'on chauffe etc mais quand il s'agit de parler et de quantifier cette température c'est là que ça devient plus compliqué alors en effet tu vas me dire bon c'est facile à température ça se mesure en degrés celsius alors le degré celsius je sais pas si j'avais déjà réfléchi comme ça mais en fait c'est une unité qu'on a qu'on a posés on a choisi que zéro degré celsius c'était la température donc la température ou l'eau ou le gel on va mettre l'eau gèle et le 100 degrés celsius c'est la température ou l'aube où là c'est un t1 mais tu vois on aurait pu prendre ça ben je sais pas pour lui pour pourquoi est ce qu on a choisi loana a choisi sa patrie ça nous arrangeait bien mais finalement tu vois que ça eh bien c'est une unité qui est qui est arbitraire ça veut dire qu'elle dépend elle dépend de comment on la définit et d'ailleurs c'est pareil tu vois les dans le monde anglo saxon mesure la température en degrés fahrenheit et c'est pareil c'est quelque chose de complètement arbitraire et tu vois que par exemple bien ici je trace un axe comme saab pour ce qui est plus froid que l'eau qui gèle et c'est tout à fait possible et bien je vais avoir des températures négatives ici et samassa pose pas aucun ça pose aucun problème dans la vie de tous les jours on dit aujourd'hui fait moins deux bavoil à édifier moins de sa pose pas de souci sauf que tu veux si maintenant on réfléchit à ce que j'ai écris ici eh ben c'est là où ça pose un problème parce que par exemple j'ai dis donc je reprends je dis que la température c'est égal à une constante fois l'énergie cinétique sur le nombre de molécules et alors comment est ce que tu veux que ça ça devienne un jour négatif on peut pas tu vois une énergie elle peut pas être négative et donc finalement tu vois tout çà çà çà va pas çà çà çà çà marche pas quoi ça veut bien dire que les unités qu'on a l'habitude d'utiliser sont des unités qu'on a défini parce qu'elle était pratiques pour la vie de tous les jours mais en physique en thermodynamique particulièrement on va pas pouvoir utiliser ces unités là parce qu'il ne va nous falloir une immunité absolue est alors l'unité absolue mais elle existe il s'appelle le kelvin donc le kelvin série comme ça ça se notent qu'un et ça c'est une unité absolue alors qu'est ce que ça veut dire que c'est une taie absolue ça veut dire qu'on s'est posé la question de 2 par exemple oui donc si je reviens à la pour bien que tu comprennes sais que si je me demande on va reprendre du vert jeudi par exemple que j'ai quelque chose qui à un degré celsius et je le passe à 100 degrés celsius est-ce que l'énergie cinétique à à 100 degrés celsius est égal à 100 fois l'énergie cinétique à un degré celsius j'ai oublié de statues et bas non ça c'est faux et c'est pas parce que c'est arbitraire et ce qu'on a voulu faire avec le kelvin va c'est exactement ça c'est dire que si j'ai mon énergie cinétique à 100 degrés kelvin c'est égal à 100 fois mon énergie cinétique un calvin donc voilà d'ailleurs on note pas le degré on dit plutôt kelvin directement et donc ça ça va être vrai voit sa savane devrait donc ce qu'on a fait c'est qu'on a défini ce qu'on appelle le zéro absolu donc le zéro absolu c'est la température nul 0 kelvin et il correspond de manière logique d'après ce que j'ai écrit là en fait une énergie cinétique nul donc si tu veux on a revient en fait que la température ça traduit le mouvement de dinde un ensemble de particules et lorsque la température est au zéro absolu eh bien ça veut dire que l'énergie cinétique est nul ça veut dire qu'aucune molécule debout rien ne bouge même bouge mais même au delà des molécules c'est à dire qu'aucun électrons ne bouge aucune il n'y a aucun mouvement il n'y a aucune énergie cinétique alors là tu comprends bien que stable c'est un peu théorique parce que c'est hyper difficile à atteindre alors il ya dans des laboratoires des gens qui essayent comme ça d'atteindre le zéro absolu il s'en approche très très très proches mais le zéro absolu parfait on peut on peut dire qu en tout cas pour nous c'est vraiment une vue de l'esprit c'est quelque chose de théorique entière mais donc voilà donc cette unité le kelvin elle a été vraiment elle elle est vraiment défini pour être orienté absolue et une unité surtout qu'ils respectent la réalité physique de la température c'est à dire qu'il traduit une énergie cinétique que possède donc pardon c'était aussi sur aisne mais bon c'est pareil une énergie cinétique par molécule qui reflète qu'ils ont fait donc maintenant là tu vois que j'étais juste dit le droit absolu ça ne suffit pas à nous ce qu'on va vouloir du coup c'est de passer à nos unités de température courante que qui pour nous est le celsius à cette unité de calvin et donc pas pour ça pour le sel dessus c'est très simple parce que c'est juste finalement unité qui est décalée on a plutôt de la chance parce que pour le faire à net il me semble que c'est plus compliqué il suffit donc de savoir que le 0 kelvin est bien bien sans eux sa conversion en celsius est en fait zéro calvin c'est égal à moins 273 degrés celsius et alors ça tu peux l'entourent et voilà comme ça en rouge et essayer de le temps souvenir ce que c'est vraiment super important et donc ma pour passer de l'un à l'autre suivant on va dire que la température donc en kelvin c'est égal à la température en sept suspects plus de 173 et donc comme ça tu vois on va pour passer facilement de l'un à l'autre et on va pouvoir résoudre le problème parce que ça m'amène donc tu as la deuxième chose hyper importante c'est que dans cette équation là eh bien il va toujours toujours toujours toujours falloir mettre des degrés kelvin est en fait tu vas pouvoir utiliser les degrés celsius uniquement quand on parle de différences de température parce que comme tu vois que l'a finalement c'est juste une échelle des cas les six unités 2 - t1 bien que je le donne en kelvin cette suisse à être pareil l'écart va être le même mais quand tu auras une température seul comme c'est le cas ici pour être toujours le maître en calvin parce que tu vois que la d'après ce qu'on me dit on a bien quelque chose trop penser à énergie cinétique là et là à l'énergie cinétique par par par molécule et du coup bah si tu donnes quelque chose qui n'est en rien lié cette énergie cinétique battue va raconter vraiment n'importe quoi donc je te met vraiment en garde parce que c'est une erreur extrêmement fréquentes et au final c'est ca c'est bête parce que les exercices sont souvent très simples et la seule chose un peu difficile c'est de penser à faire ça donc on va faire un exemple tout de suite alors on va réécrire donc on va directement donné les les paramètres de l'exercice donc on va dire on prend en état initial avec donc la température initiale qui vous 27 degrés celle ci la pression initiale qui vaut mille pascal on va prendre le volume initial qui vaut 30 mètres cubes et on va à l'état 2 qui lui valoir donc pour la température dans l'état 2 ça va être 50 degrés celsius la pression de bas c'est ce qu'on cherche et le volume et le volume 2 ça va être 20 m donc finalement tu vois qu'ici on fait une compression et en chauffe donc d'abord la première chose à faire avant même d'écrire là la loi qui va nous permettrait tout ça c'est de tout passer en degrés celsius donc on va utiliser la formule que j'aime tout à l'heure donc on va dire que tu es un mât finalement en calvin ça va être 273 +27 donc ça va être égal à 300 qu'elle vit donc ça c'etait un et ici bas t2 ça va être égal à 2 173 plus 50 et ça ça va nous faire 323 qu'elle vit donc maintenant on peut résoudre le problème donc on n'a que p 1 v1 / t1 c'est égal à p2v 2 / t2 alors on va isoler p2 donc ça va si je divise to par baie de jeu multiplie par t2 ça me fait un v1 / t1 x is it et de surveiller deux qui est égal à p 2 donc voilà donc ça tu vois c'est hyper facile c'est juste des petites multiplication et division est donc maintenant de faire l'application numérique de ce problème donc je dis que p2 finalement c'est égal 1 donc perd donc c'était qu'elle a mille fois trop 2 x 2 323 / t1 donc 300 fois v2 de 20 bon voilà donc déjà on peu déblayé un petit peu tout ça donc là le 320 je peux enlever donc sans ici donc ça me fait 10 10 x 10 donc ça me refais 100 x 320 3 / 20 alors 100 / vincent t5 ça me fait cinq fois 323 donc en fait donc besoin de me faire de tête c'est facile donc trois fois 5 15 et je retiens 1.35 ferment x 2 10 et 1,11 et je retiens 20 et 5 x 3 15 16 1615 1115 pascal nombre et voilà tu vois on a facilement réussi à calculer la répression et donc voilà et donc le vraiment la seule chose difficile dans ces exercices là c'est de penser à faire ça c'est penser à convertir les températures qu'on va souvent tout donner un celsius en cabine donc moi j'espère que tu as bien compris ce point là et je te dis à tout de suite dans la prochaine vidéo