TPE : le climat, [les éclairs]

par **lapras** » 19 Sep 2007, 22:12

Je vais en profiter pour démontrer la formule qui donne le volume d'une sphere en fonction de son rayon grâce à une jolie intégrale ^^ (et je vais aussi démontrer l'aire d'un disque grâce à un changement de variable)
Et puis si j'ai le temps je calculerais un approximation de Pi :happy2:
Plus sérieusement, je dois vraiment y aller j'ai mes 3 déclinaisons + la conjugaison à apprendre en Grec :cry:
A demain !
Bonne nuit :happy2:
PS : merci beaucoup pour ton aide dominique :lol4:

par **lapras** » 29 Sep 2007, 22:06

Dominique Lefebvre a écrit:Considérons une goutte d'eau sphérique de diamètre 1 mm. Disons que les frottements provoquent l'ionisation de 1% des molécules d'eau (ce qui est considérable). Combien d'électrons celà représente-t-il? Compare la masse totale de ces électrons à la masse de la goutte d'eau. Et dis moi si cela justifie la séparation gravitationnelle dont tu parles?

Bonsoir,
je me suis remis au TPE. (et oui il n'y a pas que les maths dans la vie)
Donc je réalise le calcul :
Volume d'une sphere de rayon r = 1mm :
V = 4 * pi * 1/3 cm^3
V = 4.19 cm^3 a peu pres
Sachant que la masse volumique de l'eau est mu = 1.00 g.cm^-3, alors la masse de la goutte d'eau considérée est de :
m = 4.19 g
On sait que la formule de l'eau est :
H2O
comme la masse molaire atomique de H est de 1 et que la masse molaire atomique de l'oxygene est de 12, alors
M(H2O) = 2*1 + 12 = 14.0 g.mol^-1
le nombre n de moles de Molécules d'H2O est donc :
n = m/M = 4.19/14 = 3.0*10^-1 mol
donc Il y a 3.0*10^-1 mol d'H20 donc
Il y a 6.0.10^-1 mol d'atomes H et 3.0.10^-1 mol d'atomes O
Donc il y a

atomes d'hydrogene
et

atomes d'oxygene
l'atome d'oxygene a 8 électrons et l'hydrogene en a 1
donc
il y aura en tout

électrons dans cette goutte d'eau
Les 1% d''électrons seront donc :
0.01*1.806*10^24 = 1.806*10^22 électrons
On sait que la masse des électrons est :
Me = 9,11 × 10^-31 kg
donc la masse totales des électrons gagnés/perdus est :
M = Me*1.806*10^22 =9.11*10^-31*1.806*10^22 = 1.64 * 10^-8 Kg = 1.64*10^-5 g

On calcule le rapport entre ces électrons et la masse de la goutte d'eau :

Donc la goutte d'eau pese 255486 fois plus lourd que les électrons perdus/gagnés.
Donc ce ne sont pas ces électrons qui provoquent le fait que les particules chargés négativement se répartissent vers la base du nuage et que les particules chargées positivement se répartissent vers le haut du nuage

mais alors, pourquoi ?
Tous les sites me disent malheureusement que c'est la pertes/gain d'électrons qui provoquent la répartission des molécules en haut ou en bas....
J'aimerais bien trouver un vrai site sérieux uniquement sur la formation du cumulonimbus, sans bien sur rentrer directement dans les calculs, etc..., en fait ca serait plutot un site qui donne de solides bases sur les orages, et qui part du fait qu'on ne sait rien dessus.
j'ai pourtant bien cherché sur google mais pas grand chose ! :cry:

merci d'avance de ton aide dominique,

Emmanuel :happy2:

par **Dominique Lefebvre** » 29 Sep 2007, 23:29

Bonsoir Emmanuel,

Je n'ai pas trop le temps ce soir (il es tard et je dois sortir mon chien...) mais je regarderai ça demain.
En tous les cas, bravo pour la démarche...
Il me vient quelques idées commeça sans trop réflechir : le nuage se polarise à cause de la répulsion électrostatique. OK.Maintenan til faudrait voir si il n'y a pas de différence de température entre les gouttes chargées négativement et positivement, ce qui expliquerait une différence de densité et donc l'orientation dans le nuage du dipôle... C'est une piste je pense!

par **lapras** » 29 Sep 2007, 23:43

Merci dominique pour ton aide :we:
Bonne nuit, et a demain !

par **Dominique Lefebvre** » 29 Sep 2007, 23:50

lapras a écrit:Merci dominique pour ton aide :we:
Bonne nuit, et a demain !

Tiens, pour t'aider à passer la soirée...
[url="http://www.polytechnique.fr/eleves/binets/xpassion/article.php?id=35&page=2"]http://www.polytechnique.fr/eleves/binets/xpassion/article.php?id=35&page=2[/url]

par **lapras** » 30 Sep 2007, 09:55

Tres bon site, merci dominique.
cependant, j'ai quelques questions.

Les collisions qui ont lieu sont alors assez énergétiques pour provoquer une séparation de charge, les particules chutant emportant une charge négative tandis que pour respecter la conservation de la charge, le brouillard acquiert une charge positive. Cest ainsi que saccumule dans la partie inférieure du nuage récoltant les particules après leur chute, une charge négative tandis que la partie supérieure est chargée positivement. Le nuage forme alors un dipôle positif.

En gros on nous explique avant que les gouttes les plus lourdes chutes, dans le nuages, rencontrant les plus légeres ainsi que les petits cristaux de taille inférieure qui sont en "suspension" au milieu du nuage.
Il y a ensuite des collisions entre ces particules.

Pourquoi les particules qui, du fait de leur taille, chutent dans le nuage, seraient forcément chargées négative ?
Pourquoi les "petites" gouttes d'eau et cristaux seraient en suspension dans le nuage ?

Cest ainsi que saccumule dans la partie inférieure du nuage récoltant les particules après leur chute, une charge négative tandis que la partie supérieure est chargée positivement. Le nuage forme alors un dipôle positif.

Phrase importante je trouve, donc si je lis bien le texte, seule la taille des gouttes d'eau serait la cause de cette répartition dans le nuage ?

Voila, ca c'est pour la premiere hypothese : celle des physiciens allemands Elster et Geitel. Je vais surtout me concentrer sur elle, penses tu que c'est une bonne chose ?

merci d'avance,

Emmanuel

par **lapras** » 30 Sep 2007, 18:25

Si on admet que lesparticules les plus grosses sont chargées négativement, alors il est normale qu'elles soient en bas du nuage, mais reste à comprendre pourquoin lors des chutes de ces gouttes d'eau, elles prennent forcément des électrons au lieu d'en donner au cristaux/goutelettes au "milieu" du nuage.

par **Dominique Lefebvre** » 30 Sep 2007, 19:46

lapras a écrit:Si on admet que lesparticules les plus grosses sont chargées négativement, alors il est normale qu'elles soient en bas du nuage, mais reste à comprendre pourquoin lors des chutes de ces gouttes d'eau, elles prennent forcément des électrons au lieu d'en donner au cristaux/goutelettes au "milieu" du nuage.

L'exposé des théories en cours d'étude sur l'électrisation: aussi curieux que cela puisse paraître, la théorie complète du phénomène n'est pas encore établie..
[url="http://www.meteo-mc.fr/dictionnaire.php?theme=la_foudre"]http://www.meteo-mc.fr/dictionnaire.php?theme=la_foudre[/url]

par **lapras** » 15 Oct 2007, 20:17

Bonsoir !
Je viens de regarder la définition d'un champ élecrique :
"Le champ électrique est l'expression des forces qui résulteraient de l'action à distance de particules électriquement chargées sur une particule test, divisée par la valeur de la charge de cette particule test, de même que le champ gravitationnel par exemple résulte de l'action de particules dotées de masse. Ce champ a, en tout point de l'espace, une direction, un sens, et une grandeur exprimée en volt par mètre (V/m) ou en newton par coulomb (N/C) d'après le Système International."

Il vient donc, d'apres la définition, la formule :

r : distance source - point considéré
e : la permittivité du milieu

Mais cette formule ne s'applique que dans le cas où la source n'est qu'une particule...
J'aimerais par exemple calculer la valeur du champ magnétique de la terre.
Quelle formule utiliser ?
Le "théoreme de Gauss" ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_de_Gauss_%28%C3%A9lectromagn%C3%A9tisme%29

merci d'avance ! :++:

EDIT : je confond champ magnétique et electrique, désolé

par **Dominique Lefebvre** » 15 Oct 2007, 21:37

lapras a écrit:Bonsoir !
Je viens de regarder la définition d'un champ élecrique :
"Le champ électrique est l'expression des forces qui résulteraient de l'action à distance de particules électriquement chargées sur une particule test, divisée par la valeur de la charge de cette particule test, de même que le champ gravitationnel par exemple résulte de l'action de particules dotées de masse. Ce champ a, en tout point de l'espace, une direction, un sens, et une grandeur exprimée en volt par mètre (V/m) ou en newton par coulomb (N/C) d'après le Système International."

Où as-tu trouvé cette définition ???

Il vient donc, d'apres la définition, la formule :

r : distance source - point considéré
e : la permittivité du milieu

Mais cette formule ne s'applique que dans le cas où la source n'est qu'une particule...

En tout point de l'espace dit ta définition... Et qu'en est-il lorsqu'on s'approche infiniment près de la charge? Et à la surface de la charge?

J'aimerais par exemple calculer la valeur du champ magnétique de la terre.
Quelle formule utiliser ?
Le "théoreme de Gauss" ?
[url="http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_de_Gauss_%28%C3%A9lectromagn%C3%A9tisme%29"]http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_de_Gauss_%28%C3%A9lectromagn%C3%A9tisme%29[/url]

merci d'avance ! :++:

Que veux-tu calculer? Le champ électrique ou magnétique? Dans le premier cas, si tu connais la charge globale de la Terre, ce devrait pouvoir se faire. Dans le deuxième cas, tu n'es pas sorti de l'auberge... Et d'ailleurs à quoi te servirait le champ magnétique dans l'étude locale des orages? Au niveau d'un TIPE je veux dire, bien sur...

par **lapras** » 15 Oct 2007, 21:45

C'est une définition de wikipédia.

Et qu'en est-il lorsqu'on s'approche infiniment près de la charge? Et à la surface de la charge?

Tu veux dire lorsqu'on approche une particule test pres de la source ?

je voudrais calculer le" champ electrique terrestre bien entendu (Voir mon edit)

par **Dominique Lefebvre** » 15 Oct 2007, 21:54

lapras a écrit:C'est une définition de wikipédia.

je m'en doutais, pas terrible la définition!!

Tu veux dire lorsqu'on approche une particule test pres de la source ?

Oui, quand r tend vers 0! Le pire est à la surface de la charge, si tant est qu'on sache définir la surface d'un électron (la MQ dit que ça n'existe pas...)

je voudrais calculer le" champ electrique terrestre bien entendu (Voir mon edit)

ça me rappelle un problème classique, je recherche ça et je te le passe..

par **lapras** » 15 Oct 2007, 21:56

Oui alors mathématiquement ca tend vers l'infini E !
Mais bon es ce que physiquement ca a un sens l'infini ?

ça me rappelle un problème classique, je recherche ça et je te le passe

Merci beaucoup !
ps : quelle définition me proposerais tu ?

par **Dominique Lefebvre** » 15 Oct 2007, 22:07

Voilà, je viens de retrouver les données numériques...Le champ électrique terrestre au sol est d'environ 100 V.m^-1.

La densité volumique moyenne des charges libres dans l'atmosphère (hors ionosphère) est d'environ 6*10^-13 C.m^-3

On calcule ces valeurs en mesurant la valeur du champ électrique terrestre (du moins la ddp) pour différentes altitudes, puis on applique le théorème de Gauss.

par **Dominique Lefebvre** » 15 Oct 2007, 22:31

lapras a écrit:Je viens de regarder la définition d'un champ élecrique :
"Le champ électrique est l'expression des forces qui résulteraient de l'action à distance de particules électriquement chargées sur une particule test, divisée par la valeur de la charge de cette particule test, de même que le champ gravitationnel par exemple résulte de l'action de particules dotées de masse. Ce champ a, en tout point de l'espace, une direction, un sens, et une grandeur exprimée en volt par mètre (V/m) ou en newton par coulomb (N/C) d'après le Système International."

Tout d'abord, un champ électrique est caractérisé par la particule source dudit champ. Le champ électrique existe même si aucune particle test (on dit charge d'essai dans la littérature) n'est présente. Sa définition ne fait pas intervenir l'existence d'autres particules que la source.

Un champ est un objet qui associe à un point de l'espace (dans notre cas euclidien) un scalaire ou un vecteur (champ scalaire ou champ vectoriel). Le champ électrique est un champ vectoriel. Le module du champ dépend de la distance entre ta position et la position de la source du champ.
En toute rigueur, il s'exprime donc par
E(P) = (1/(4*pi*epsilon0))*(q*r^2)*r/r, où r est le vecteur unitaire de ton référentiel et E(P) la valeur du champ au point P de l'espace.

Tu noteras que cette définition ne fait intervenir aucune force. Une force d'attraction n'apparaît que lorsque une autre particule apparâit, qui génére elle même son propre champ et qui subit l'interaction de la source.
Définir un champ en faisant référence à des forces ne me semble pas très rigoureux.

Le modèle ci-dessus est du à Faraday, revu et complété par Maxwell. Il souffre du très gros défaut d'afficher un champ infini lorsqu'on se rapproche infiniement près de la source, ce qui n'a aucun sens physique.
Cette difficulté a été levée en revoyant le modèle... Mais c'est une autre histoire!

par **lapras** » 16 Oct 2007, 07:42

Merci pour les calculs et la définition.
Cependant, ,tu parles de champ vectoriel, j'ai donc regardé la définition (sur wikipédia)

En mathématiques, un champ de vecteurs ou champ vectoriel est une fonction qui associe un vecteur à chaque point d'un espace euclidien ou plus généralement d'une variété différentielle.

C'est ok pour la définition, mais apres ils parlent de champ de gradient, et ca se complique ... c'est grave si je comprend pas tout ?

par **Dominique Lefebvre** » 16 Oct 2007, 08:27

lapras a écrit:
C'est ok pour la définition, mais apres ils parlent de champ de gradient, et ca se complique ... c'est grave si je comprend pas tout ?

Cette définition me convient bien. Elle n'est cependant pas limitée à l'espace euclidien. Mais bon, comme c'est notre espace de travail pour des charges au repos, ça ira!

Non ce n'est pas grave si tu ne comprends pas tout! D'ailleurs, un champ de gradient est un champ vectoriel..Et puis, tu n'as pas besoin de cela pour ton TIPE sur les orages!

par **lapras** » 16 Oct 2007, 15:42

Ok je vais prendre cette définition.
Mais comment procéder pour calculer le champ électrique de la terre ?
Car ca m'interesserait d'exposer mes calculs pour le TPE.
Théoreme de Gauss tu m'as dit ?
J'ai les moyens de faire des calculs pour le champ électrique terrestre ?

par **farator** » 16 Oct 2007, 19:35

Bonsoir !
J'ai fait mon tpe sur les orages l'année dernière. Si tu veux je peux te passer mon dossier, il y aura peut-être quelques points qui t'inspireront ?

par **lapras** » 16 Oct 2007, 19:39

Bonsoir !
En fait je ne cherche pas un TPE, car j'ai envie de chercher par moi même.
cependant, si tu as certaines choses sur le champ électrique, l'ionanisation de l'air, ca pourrait etre sympa !

:we:

TPE : le climat, [les éclairs]

Qui est en ligne