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 Dans le vide de l'espaaaaaaace

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lgda



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MessageSujet: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Jeu 18 Fév 2016 - 16:15

Le métal peut-il s'évaporer dans le vide ?

Exemple: le métal qui forme les parois d'un satellite ou de la station spatiale internationale peut-il perdre des atomes et ainsi s'évaporer dans le vide ?

Autre exemple: dans le tube qui forme l'annneau de l'accélérateur du CERN, le métal peut-il s'évaporer et perturber les expériences de collision de particules atomiques ?

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DonPanic

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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Jeu 18 Fév 2016 - 17:01

Bonjour
lgda a écrit:
Le métal peut-il s'évaporer dans le vide ?
Exemple: le métal qui forme les parois d'un satellite ou de la station spatiale internationale peut-il perdre des atomes et ainsi s'évaporer dans le vide ?

L'évaporation proprement dite suit la liquéfaction, pour le fer, t> 2861 C
Les pertes de métal d'une paroi de satellite sont plutôt de l'érosion, sous l'action de flux de particules cosmiques ou solaires ou bien de micrométéorites,
Parler d'évaporation est totalement abusif sans passage des molécules du matériau considéré par la phase gazeuse

lgda a écrit:
Autre exemple: dans le tube qui forme l'annneau de l'accélérateur du CERN, le métal peut-il s'évaporer et perturber les expériences de collision de particules atomiques ?
Idem, on ne peut véritablement parler d'évaporation, la probabilité de sublimation de molécules du métal, quoique non nulle, est proche du Zéro.
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Steph



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Jeu 18 Fév 2016 - 17:48

Le métal peut-il s'évaporer dans le vide?

Oui, le mercure n'a pas besoin de sublimer pour s'évaporer et il peut très bien s'évaporer dans le vide.
MAIS il y a un mais.
L'évaporation c'est une agitation moléculaire telle que les atomes sortent de la phase liquide et prennent le large.
Plus on leur donne d'énergie, plus ils prennent le large donc on augmente l'évaporation.
Or le vide de l'espace est très froid (pas aux abords du soleil évidemment), donc très peu d'agitation moléculaire, sauf si on apporte de l'énergie autrement.

Dans un métal solide, les atomes sont arrangés dans une structure cristalline, bien organisés et stables. Il faudra vraiment y mettre du sien pour les faire sortir de là.

En ce qui concerne l'accélérateur, je ne pense pas que les parois soient soumises à un rayonnement énergétique, donc il y a peu de chances que des atomes d'échappent.
Enfin je crois.
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narduccio



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Jeu 18 Fév 2016 - 18:44

lgda a écrit:
Le métal peut-il s'évaporer dans le vide ?

Pour parler strictement, un solide ne peut pas s'évaporer dans le vide. Il peut se sublimer, passer donc directement de la phase solide à la phase gazeuse. Il peut se liquéfier, puis s'évaporer. Mais le terme s'évaporer concerne la transformation de liquide en vapeur.

Cela posé, pour qu'il y ait sublimation, il faut fournir à un matériau suffisamment d'énergie pour qu'il puisse passer de l'état de solide à l'état de vapeur. Sans apport d'énergie, il ne peut changer de phase. Or, par principe, au cœur de l'espace il n'y a pas beaucoup d'énergie. Donc, c'est possible, mais ce doit être infinitésimal.

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DonPanic

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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Ven 19 Fév 2016 - 22:38

narduccio a écrit:
lgda a écrit:
Le métal peut-il s'évaporer dans le vide ?
Pour parler strictement, un solide ne peut pas s'évaporer dans le vide. Il peut se sublimer, passer donc directement de la phase solide à la phase gazeuse. Il peut se liquéfier, puis s'évaporer. Mais le terme s'évaporer concerne la transformation de liquide en vapeur.
Cela posé, pour qu'il y ait sublimation, il faut fournir à un matériau suffisamment d'énergie pour qu'il puisse passer de l'état de solide à l'état de vapeur. Sans apport d'énergie, il ne peut changer de phase. Or, par principe, au cœur de l'espace il n'y a pas beaucoup d'énergie. Donc, c'est possible, mais ce doit être infinitésimal.

La question de lgda portait, si j'ai bien compris, sur le vide que l'on fait dans le circuit du Grand Collisionneur de Hadrons du CERN sachant que les protons y sont accélérées à des vitesses relativistes, sont donc hypervéloces, et dont quelques uns pourraient éventuellement, en échappant au guidage électromagnétique, percuter avec forte énergie cinétique les parois de leur tunnel et en sublimer quelques molécules.


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narduccio



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Sam 20 Fév 2016 - 1:50

DonPanic a écrit:
narduccio a écrit:
lgda a écrit:
Le métal peut-il s'évaporer dans le vide ?
Pour parler strictement, un solide ne peut pas s'évaporer dans le vide. Il peut se sublimer, passer donc directement de la phase solide à la phase gazeuse. Il peut se liquéfier, puis s'évaporer. Mais le terme s'évaporer concerne la transformation de liquide en vapeur.
Cela posé, pour qu'il y ait sublimation, il faut fournir à un matériau suffisamment d'énergie pour qu'il puisse passer de l'état de solide à l'état de vapeur. Sans apport d'énergie, il ne peut changer de phase. Or, par principe, au cœur de l'espace il n'y a pas beaucoup d'énergie. Donc, c'est possible, mais ce doit être infinitésimal.

La question de lgda portait, si j'ai bien compris, sur le vide que l'on fait dans le circuit du Grand Collisionneur de Hadrons du CERN sachant que les protons y sont accélérées à des vitesses relativistes, sont donc hypervéloces, et dont quelques uns pourraient éventuellement, en échappant au guidage électromagnétique, percuter avec forte énergie cinétique les parois de leur tunnel et en sublimer quelques molécules.



Sublimer, oui. Mais, on parlait d'évaporation ...

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DonPanic

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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Sam 20 Fév 2016 - 15:56

narduccio a écrit:
Sublimer, oui. Mais, on parlait d'évaporation ...

C'est juste question d'échelle de description d'un phénomène.

Au global, la paroi du tunnel ne passe pas par [ élévation de température -> fonte-> liquéfaction -> vaporisation ]
T'as tout à fait raison Very Happy

Nanolocalement, j'aurais choc et passage quasi instantanés de quelques molécules de la paroi de solide à vapeur, quand ce n'est pas transformation en un plasma de bidules atomiquement tout désorganisés dont seul le niveau d'énergie importe.
Et je n'aurai pas tout à fait tort  geek

Au final, on ne pourra parler que d'érosion de la paroi.


Steph a écrit:
Or le vide de l'espace est très froid (pas aux abords du soleil évidemment)

J'ai beau essayer, je n'arrive pas à mesurer la température du vide, et ça me turlupine  scratch  tout au plus celle du rayonnement du thermomètre
comment tu fais ?
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narduccio



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Dim 21 Fév 2016 - 1:49

DonPanic a écrit:
narduccio a écrit:
Sublimer, oui. Mais, on parlait d'évaporation ...

C'est juste question d'échelle de description d'un phénomène.

Au global, la paroi du tunnel ne passe pas par [ élévation de température -> fonte-> liquéfaction -> vaporisation ]
T'as tout à fait raison Very Happy

Nanolocalement, j'aurais choc et passage quasi instantanés de quelques molécules de la paroi de solide à vapeur, quand ce n'est pas transformation en un plasma de bidules atomiquement tout désorganisés dont seul le niveau d'énergie importe.
Et je n'aurai pas tout à fait tort  geek

Au final, on ne pourra parler que d'érosion de la paroi.

Mais, dans le cas du plasma, on parle bien d'évaporation ...

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lgda



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Lun 22 Fév 2016 - 10:15

Euhh...
Désolé de contredire tout le monde mais ma question était triviale:
- existe t il un mécanisme quelconque susceptible de rendre compte d'un phénomène d'abrasion atomique ou moléculaire due au fait qu'un métal est directement soumis à un vide très poussé, qu'il s'agisse du vide spatial ou du vide qui règne dans une enceinte manufacturée ?
- si oui quel est ce mécanisme ?

L'origine de la question est que l'atmosphère terrestre s'échappe (se dilue) dans le vide spatial. Mais qu'en est-il de l'eau sous forme liquide ? Sous forme de glace ? ET qu'en est il des métaux à bas point de fusion comme le mercure ?

Cette perte de substance est à considérer hors phénomène ou apport d'énergie exceptionnel:
- dans le cadre de l'espace, prise en compte de l'influence du rayonnement solaire possible
- dans le collisionneur, hors-fonctionnement

A vous lire, l'énergie de cohésion des métaux tels qu'alu ou acier est si élevée que les atomes ou molécules ne peuvent spontanément s'en échapper. Donc la station spatiale internationale ne risque pas de fondre malgré le réchauffement climatique.

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Steph



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Lun 22 Fév 2016 - 14:47

Si je ne me trompe c'est essentiellement H2 qui disparait dans les tréfonds de l'espaaace, tout simplement parce que l'attraction terrestre est fonction de la maaaasse et que H2 est très léger. Bon les autres gaz aussi, si tu leur donnes des milliards d'années on finira bien par mesurer une différence.

L'eau: c'est une molécule qui s'évapore facilement, même sous forme de glace elle sublime et le moindre rayonnement va l'aider. Donc oui.

Pour les métaux, je ne peux que me répéter: les forces de cohésion étant très fortes, la probabilité qu'un atome recoive suffisamment d'énergie pour s'échapper est extrêmement faible. Mais pas nulle. La physique nucléaire est probabiliste, c'est pas Buck qui me contredira. Donc à l'échelle humaine et même de l'espèce humaine, on ne verra probablement rien. Mais Dieu, lui, verra la différence dans quelques milliards d'années, s'il ne décide pas de recommencer l'univers à zéro.

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lgda



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Lun 22 Fév 2016 - 15:04

Merci pour cette réponse divinement facile à comprendre...

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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Lun 22 Fév 2016 - 15:05

L'enthalpie d'un solide/metal est quasi nulle ( http://nte.mines-albi.fr/Thermo/co/uc_EnthalpieLibre_1.html ) dc sa sublimation est quasi nulle aussi surtout qu'en plus leur temperature de fusion est elevee (en gros la proba de sublimation est inversement proportionnelle a la temperature de fusion)
Le principal soucis vient plutot des radiations :
Celles qui ont suffisamment d'energie pour faire sauter un atome: probabilite tres faible (peu de rayons a cette energie et il faut compter sur la diffusion Compton qui fait que la section efficace d'un atome est relativement faible et ca ne joue que sur la surface du materiau)
En profondeur ces atomes se deplacent sous l'energie recu mais ne s'echappent pas
Par contre ces deplacements, faibles vu qu'on parle d'angstrom contre 1cm d'epaisseur pour l'ISS, peuvent etre precurseur de failles/defaut cristallin et creer des trous.
Dans l'espace le principal soucis sera plus la rencontre avec des objets (la clef de 17 qui se balade et fera un trou et generera pas mal de debris qui ensuite pourront faire d'autres trous qui ...) ou les frottements avec la haute atmosphere qui freine et arrache un peu de matiere mais assez peu (regarde les anneaux des geantes, ils restent en place malgres tout et sont gros)

Au CERN:
La diffusion du rayon de particules (protons ) est tres faible et l'interieur des tuyaux a ete durci (Titane il me semble) . On a plus un soucis de resistance du tube a la difference de pression
Sur les capteurs d'ATLAS par exemple, il y a relativement peu de dommages du point de vu rayonnement. Par contre au niveau piegeage des ions dans les capteurs qui modifient les carac des capteurs oui

Pour la temperature du vide: c'est fonction du nb de particules (1 proton par m3 dans le vide profond il me semble) et leur vitesse, les materiaux exotiques generes par Casimir jouent sur la vitesse avec leur interaction avec les particules.

l'atmosphere terrestre:
Elle s'echappe car dans la haute atmosphere les molecules peuvent acquerir assez de vitesse pour echapper a l'attraction terrestre (ce qui s'est passe sur Mars).
Le rayonnement rajoute de la vitesse ou de l'energie ce qui aide a s'echapper. Comme sur Mars on a un champs magnetique (pas gravitationnel) faible, alors le vent solaire arrive a evaquer plus facilement l'atmosphere que sur terre, car le vent solaire est un plasma ionise donc sensible au champs magnetique (d'ou les aurores boreales chez nous) et agit comme le vent sur l'eau sur terre (et qui te rafraichit car ta sueur s'evapore sous l'effet du vent)
Pour les autres materiaux, comme dit plus haut c'est fonction de l'enthalpie du materiau et donc de sa temperature de fusion. Plus c'est faible plus ca sera facile a l'evaporer (si liquide) ou a le sublimer si solide.
Apres ca depend aussi de la masse atomique (combine a l'attraction gravitationnelle) ce qui fait que le mercure a certes un point de fusion bas mais c'est lourd dc peut de chance qu'il ne s'echappe
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buck



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MessageSujet: Re: Dans le vide de l'espaaaaaaace   Lun 22 Fév 2016 - 15:16

Steph a écrit:
Si je ne me trompe c'est essentiellement H2 qui disparait dans les tréfonds de l'espaaace, tout simplement parce que l'attraction terrestre est fonction de la maaaasse et que H2 est très léger. Bon les autres gaz aussi, si tu leur donnes des milliards d'années on finira bien par mesurer une différence.

L'eau: c'est une molécule qui s'évapore facilement, même sous forme de glace elle sublime et le moindre rayonnement va l'aider. Donc oui.

Pour les métaux, je ne peux que me répéter: les forces de cohésion étant très fortes, la probabilité qu'un atome recoive suffisamment d'énergie pour s'échapper est extrêmement faible. Mais pas nulle. La physique nucléaire est probabiliste, c'est pas Buck qui me contredira. Donc à l'échelle humaine et même de l'espèce humaine, on ne verra probablement rien. Mais Dieu, lui, verra la différence dans quelques milliards d'années, s'il ne décide pas de recommencer l'univers à zéro.

Il n'y pas des masses de H2 dans l'atmosphere, celle sous forme d'eau est legerement difference et plus lourde du genre qu'on se ramasse sur la tronche qd il pleut Wink
L'eau absorbe sosu tous les rayonnements et donc s'evapore facilement
Pas que nucleaire, toute la physique est statistique Wink mais oui en effet
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