student404 30 janvier 2018 16:02

@HClAtom

Bonjour, tout d’abord je dois vous dire que je suis ravi de pouvoir échanger avec vous.

Je suis effectivement un étudiant, mais un étudiant sérieux, je n’aime pas avaler des couleuvres et je vous prie de croire que je remets régulièrement mes connaissances en question, et encore plus souvent les enseignements que je reçois. Je vais à la fac, mes enseignants sont tous des chercheurs passionnés avec qui il est très intéressant de discuter en partie justement pour la diversité de leurs points de vue sur la physique (et leur domaine en particulier). Je me méfie des dogmes et des avis préconçus, je lève les yeux vers le ciel, je le baisse vers les particules, je regarde aussi autour de moi et je n’hésite pas à me confronter aux avis qui ne ressemblent pas au mien, en témoigne mon intérêt pour votre présent article.

Ce que je prétends surtout que toute construction intellectuelle repose sur des principes de bases, et ce indifféremment du domaine étudié : philosophie, mathématiques, mécanique, physique quantique, thermodynamique... J’y ajouterais même la théologie, la psychologie, bref n’importe quelle construction intellectuelle... L’élaboration de toute pensée construite passe par l’établissement de principes fondateurs, qui par définition, comme vous aimez le rappeler, ne peuvent être prouvés. C’est là le seul point que je vous accorde. Ils sont cependant nécessaires.
D’ailleurs j’ai pu voir que vous vous faisiez la même remarque dans un de vos articles "Fundamental Theorems of Physics" (sur lequel je trouve moi même à redire même si j’admire l’intention).

C’est ainsi que la mécanique classique repose sur seulement 3 lois (de Newton) voire même réduites à un unique principe (celui de l’extremum de l’action de Lagrange, qui reformule les lois vectorielles de Newton de manière analytique), qu’il en faut un peu plus pour parler de relativité, que la mécanique quantique pose un certain nombre de postulats (8 sont nécessaires il me semble), etc..

C’est aussi ainsi que la thermodynamique n’a eu besoin que de 4 principes pour fournir toutes les avancées dont elle est la source. Parmi ceux-ci en effet l’impossibilité pour un système d’atteindre le zéro absolu en un nombre fini d’étapes. Remarquez l’élégance de la formulation, car ce principe ne signifie pas que c’est strictement impossible, mais seulement irréalisable dans la limite d’un nombre fini d’étapes. Je peux comprendre que ce pied-de-nez vous agace, mais il n’agace pas les chercheurs qui s’échinent à étudier la physique des atomes froids et des basses températures. 

De même le premier principe stipule que pour un système défini et délimité (fermé), toute variation de l’énergie interne de ce système résulte d’échange avec l’extérieur. C’est une des formulations les plus simples de ce principe. Le 1er principe a été énoncé clairement en 1845 par le médecin allemand J.R. von Mayer, mais découle aussi des travaux novateurs de Joule (pour rappel, Joule était brasseur et physicien amateur) et Helmholtz et il concerne les systèmes fermés, c’est à dire des systèmes qui ne peuvent pas échanger de la matière avec le milieu extérieur. 

En résumé le 1er principe consiste à poser le postulat suivant, vérifié dans toutes ses conséquences : Il existe pour tout corps une fonction d’état U appelée énergie interne telle que dans toute modification de ce système passant de l’état A à l’état B, la somme de la chaleur
Q et du travail W fournis à ce système par le milieu extérieur est égale à l’accroissement correspondant de cette énergie interne.

De là découle la démonstration (voir mon premier commentaire) de l’impossibilité du mouvement perpétuel de première espèce, c’est à dire la production de travail sous forme cyclique, sans consommation d’énergie extérieure d’aucune forme. Cette impossibilité est prouvée en s’appuyant sur le premier principe, vous pouvez à loisir remettre en question ce principe, mais il vous faudra conduire des expérimentations rigoureuses, et non des observations très très générales. Et ensuite bien sûr rebâtir l’édifice thermodynamique afin d’expliquer toutes les applications pratiques qui ont été permises par ces principes (depuis plus de deux siècles).

Je me répète peut-être mais : en premier lieu vient le principe : « U(B)-U(A)=W+Q » pour un système fermé et en second lieu vient le théorème : il est impossible pour un système fermé de fournir indéfiniment du travail au milieu extérieur (preuve dans mon premier commentaire, en prenant W<0 et Q=<0 etc..)A mon avis, ce principe est tout à fait raisonnable, et à ma connaissance n’a toujours pas été mis en doute expérimentalement.

Tout vos contre-exemples ne rentrent aucunement dans ce cadre : il ne consistent pas en des systèmes fermés ou ne fournissent pas de travail. Un mouvement perpétuellement entretenu n’a jamais été mis en doute par les lois de la physique.Un mouvement perpétuel sans apport extérieur représente le Graal de la thermodynamique.


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