Le troisième principe de la thermodynamique démontré

Un article de POUR LA SCIENCE

Le troisième principe de la thermodynamique, qui implique l’impossibilité de refroidir un système jusqu’au zéro absolu (–273,15 °C), a souvent été contesté faute d’une démonstration solide. Le sujet est d’autant plus crucial et d’actualité que la tendance à étudier des systèmes quantiques microscopiques amène à se poser la question de la définition de la température pour ces systèmes.

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La naissance de la thermodynamique

La thermodynamique est née en même temps que la machine à vapeur, en 1824 à Paris, lorsque Sadi Carnot (l’oncle du futur Président) publia son Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance. L’idée était alors d’améliorer les performances des machines à vapeur. Le terme thermodynamique n’existait pas encore, mais il se trouva par la suite parfaitement adapté, puisqu’il signifie le « mouvent généré par le feu (ou la chaleur) ».

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« La puissance motrice est due, dans une machine à vapeur, non à une consommation réelle de calorique (de chaleur), mais à son transport d’un corps chaud à un corps froid. Il ne suffit donc pas, pour donner naissance à la puissance motrice, de produire de la chaleur ; il faut encore se procurer du froid. » Sadi Carnot Lire la suite

L’univers contient depuis la nuit des temps et contiendra jusqu’à leur fin toujours la même quantité d’énergie. Aucune énergie ne se créée, ni de disparait. Cette énergie peut toutefois changer de forme de telle sorte que nous avons l’impression que l’univers évolue. C’est une illusion.

 Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Lavoisier.

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Grâce au théorème de Bernoulli, nous pouvons calculer facilement les débits de fuites de nos robinets, de nos baignoires, mais aussi de nos réservoirs d’hydrocarbures endommagés par une brèche  ! Merci donc à Daniel, l’héritier d’une grande famille de scientifiques. Lire la suite

Le physicien mégalomaniaque Edward TELLER était certain d’être « le plus intelligent (the smarter) » parmi ses collègues travaillant sur le projet Manhattan (la construction de la bombe atomique), à l’exception d’un seul. Cette exception s’appelait Enrico FERMI « le plus proche du pape que nous ayons, nous les physiciens « 

Enrico FERMI en 1950

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Les rêves d’Albert Einstein ont été analysés, ses amour scrutés, ses lettres épluchée, son cerveau a disséqué.

Dans Einstein and Twentieth-Century Politics (le titre anglais), Richard Crockatt  s’intéresse à ses positions politiques.

Il montre qu’Einstein incarne l’ensemble des débats de son époque : le pacifisme, le sionisme, la bombe atomique bien entendu, la course à l’armement et le gouvernement mondial. Lire la suite

Sur cette feuille jaunie par le temps (depuis 1493) de Léonard de Vinci , le monde jusque-là n’avait vu que le portrait d’une vielle femme usée au nez crochu, une écriture inversée du maître, et quelques schémas rectangulaires sans intérêts. Lire la suite

Ian STEWART, dans un ouvrage de vulgarisation, nous propose une histoire des mathématiques jalonnée des 17 équations qui selon lui ont changé le monde.  Stewart nous emmène à la rencontre des mathématiciens babyloniens, grecs, avant de revenir en Europe où se sont développés les mathématiques modernes.

Épisode 1 : La découverte de l’atome (1808)

Démocrite, un grec rêvassant sur une plage, observe la falaise qui s’effrite, qui lâche d’énormes blocs de calcaire, rongés par la mer, fragmentés en portions minuscules, devenant sable avant de disparaitre sous les eaux. Tout devient poussière, il suffit d’attendre suffisamment longtemps.

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Épisode 2 : découverte de la radioactivité

Becquerel découvre par hasard la radioactivité. « Par hasard », car il cherchait tout autre chose lorsqu’il s’intéressât, comme tous les physiciens de cette fin du XIXème siécle, aux tubes cathodiques.

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Épisode 3 : découverte du radium

Becquerel, nous l’avons vu, a découvert l’existence de rayons émis spontanément par l’uranium. Ces rayons furent, dans un premier temps, qualifiés de rayons uraniques », car on les croyait spécifiques à l’atome d’uranium. La nature de ces rayons était encore bien mal déterminée.

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Épisode 4 : découverte de l’électron

Au début du XIXème siècle, nous l’avons vu, Joe DALTON avait redécouvert ce que Leucippe et Démocrite avaient imaginé 2500 ans plus tôt : la matière n’est pas continue. Elle est constituée d’atomes, des éléments que l’on croyait alors indivisibles.

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Épisode 5 : Découverte de la notion de quanta (1900)

Si l’on doit désigner le père-des-pères de la mécanique quantique, Max Planck fait l’affaire. Rappelons que cette mécanique est apparue vers 1900, lorsque l’on s’aperçut des limites de la mécanique de Newton ; une mécanique qui marchait fort bien à notre échelle (ou plus précisément à l’échelle des pommes), mais s’essoufflait vite aux niveaux microscopiques (ceux des atomes) pour finir par raconter n’importe quoi !

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Épisode 6 : découverte du photon

Depuis que FIAT LUX (la lumière fut), l’homme s’interroge sur sa nature. Deux réponses ont été proposées depuis le XVIème siècle qui ont divisé le monde des scientifiques en deux.

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Épisode 7 : Découverte de la radio-activité alpha (1908)

Ernest Rutherford a vécu à cheval entre le XIXème et le XXème siècle, à l’époque où l’on commence à faire les premières découvertes sur la radio-activité (Becquerel vient en 1896 de mettre en évidence que l’Uranium émet un rayonnement continu, un rayonnement qui ne porte pas encore de nom et dont la nature reste un profond mystère).

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