CCB thermo 2014-2015

[AliPotter]

Bonjour 

 

J'ai du mal avec 2 QCM de thermo.. J'ai eu les bonnes réponses en les faisant mais je suis sure à 99% que mon raisonnement n'est pas le bon et que c'est un peu de chance... 

Je vous mets l'énoncé (commun aux 2) 

 

 

 

 

 

Les réponses sont ACDE pour la 17 et AE pour la 19

 

 

 

 

Si quelqu'un pouvait m'éclairée sur le mécanisme, ça serait top 

 

Merci d'avance

 

Bonne fin d'année 

[Zuji]

Bonjour ! Je te conseille de toujours procédé comme en dessous pour les exercices de réflexions, c'est à dire analyser l'énoncé avant de se jeter sur les qcms. En avant !

 

Pour le 17 :

Lecture de l'énoncé :

 

1) On comprend qu'il y a deux états. P et P*. Avec un champ magnétique, P (parallèle) est de plus basse énergie que P* anti-parallèle. Plus le champ magnétique augmente, plus cette différence augmente, ainsi plus P est favorisé par rapport à l'état P*.
2) On note aussi un nouveau champ magnétique proportionnelle à P-P* = cela veut dire que l'accumulation de spin parallèle entraine un nouveau champ magnétique.
3) Si l'on chauffe on voit que l'on arrive à un champ magnétique nul : on sait que l'apport de chaleur (énergie) permet d'augmenter la proportion d'état défavorisé, on augmente ainsi la proportion de P* si on augmente la température, jusqu’à arrive à 50P/50P* et donc un champ magnétique nul. Tc est donc la température qui permet de compenser le champ magnétique et qui "annule" le fait que P* est statiquement défavorisé.

4) Enfin on voit que si on est en dessous de Tc, et qu'on annule le champ magnétique, il n'y a pas de retour à l'égalité 50P/50P* (car on garde un champ magnétique propre à l'aimant). Ainsi vous comprenez que le champ magnétique d'un aimant ne s'annule pas tout seul après sa production (est heureusement !). C'est ainsi lié à l'apparition du champ magnétique que j’appellerai "d'orientation", c'est à dire que l'orientation des populations vers l'état parallèle favorise le maintien dans cette orientation.

 

Réponses:

 

A : Vrai , en effet on sait que P* est un état défavorisé car consomme plus d'énergie en présence d'un champ magnétique. Donc si on augmente la température, on apporte plus d'énergie au système, et on permet plus de passage de P vers P*.

 

B : Faux , attention ! Le champ propre est lié à l'amplitude de la différence entre deux états ici P et P*. C'est à dire que l'écart de proportion entre les deux populations crée un champ magnétique (pensez à deux vecteurs de même direction mais de sens opposés qui s'opposent). Plus cette écart est grand plus le champ magnétique propre est grand.

On sait également que l'état d'équilibre or champ est 50P/50P*. On peut avoir P>P* mais pas P*>P. Ainsi le seul moyen d'augmenter le champ magnétique propre (est donc d'augmenter l'écart de proportion entre les deux populations) est d'augmenter le nombre de P et de diminuer le nombre de P*.

C: Vrai , ici il faut regarder le champ magnétique créé par P-P*. C'est à dire que plus l'écart entre P et P* est grand, plus le champ magnétique propre est grand. (C'est ce champ, qui perdure une fois le champ extérieure enlevé et qui donne les propriétés de l'aimant). Ce champ favorise l'état P par rapport à l'état P* et explique l'absence de retour à l'état d'équilibre. Si le champ propre diminue, cela signifie que l'écart de populations entre P et P* se réduit. On comprend donc que la différence d'énergie entre P et P* diminue car l'état P* est de moins en moins défavorisé.

 

D: Vrai , si on augmente la différence d'énergie (attention l'état parallèle étant toujours d'énergie inférieure à l'état anti-parallèle, cette augmentation de l'écart ne peux aller que vers une diminution de l'énergie de P ou / et l'augmentation de l'énergie de P*), cela implique que P sera encore plus favorisé et P* sera encore plus défavorisé. Donc on va favorisé l'état P. Donc à l'équilibre, plus la différence d'énergie augmente, plus l'état P sera favorisé et statistiquement plus important. Attention équilibre ne veut pas dire égalité de populations.

 

E: Vrai , alors la il faut arriver à faire une synthèse globale. Si on diminue la température, on compense de moins en moins l'état défavorisé de P* grâce à la chaleur (énergie thermique). Plus on diminue la température, plus l'écart P /P* (proportion de population) va augmenter (forcement vers l'état de faible énergie P). Donc on va donc avoir plus de P et moins de P*, donc P-P* va augmenter plus on diminue la température. Or P-P* étant proportionnelle au champ magnétique propre, on va augmenter le champ magnétique propre.

 

Pour le 19 :

Lecture de l'énoncé : Par chance c'est le même ! Juste un petit détail, le 19 est identique au 20, c'est à dire que Mr Lagarde à trouvé le qcm suffisamment difficile pour vous laisser deux fois le temps pour y réfléchir (c'est à double tranchant, soit vous comprenez en deux fois le temps d'un qcm et vous avez 2/2, soit vous bloquez...)

 

Réponses :

 

A : Vrai , en théorie, au zéro absolue l'énergie thermique est nulle. Donc il n'y a aucune énergie thermique pour compensé la différence d'énergie entre P et P*. Donc tout les spins sont parallèles ( dans la même direction), c'est à dire dans l'état P.

 

B : Faux , du coup, il y aura 100% de P et 0% de P* au zéro absolu. Donc P-P* est maximal au zéro absolue : on a donc un champ magnétique propre, étant proportionnel à P-P*, maximale au zéro absolue est non minimal.

 

C : Faux , deux choses. D'abord on a un champ extérieur magnétique donc P consomme moins d'énergie que P*. Sauf que l'on se trouve à Tc, c'est à dire à la température qui compense cette écart d'état d'énergie grâce à l'apport d'énergie thermique suffisamment importante. L'équilibre dans le cas de Tc sera donc une égalité de population 50P/50P*. Mais attention, quand on plonge dans un champ magnétique avec Tc, P devient égal à P*. De plus, en dehors d'un champ magnétique extérieur il n'y a pas de P et P*.

 

D : Faux , attention ! On a un état d'équilibre E1. Dans cette état on a P1 et P*1 avec une certaine température T1 et un certain champ magnétique propre C1. On chauffe au dessus de Tc. Donc on arrive à 50p/50P* est un champ magnétique propre nul. Si on refroidit, rien ne nous assure que l'on reviendra à T1. En effet on arrive à T2, qui peut être différente. L'état d'équilibre E2 est donc différente si T2 est différente de T1. Donc P2 et P*2 peuvent être différentes de P1 / P*1, donc le champ magnétique C2 n'est pas forcément égal à C1. Attention encore une fois, équilibre ne veut pas dire égalité, on ne sous entend pas que la température initiale et finale sont identiques.

 

E : Vrai , en effet, si le nouveau champ magnétique C2 est par exemple opposé (dans le sens) au champ propre C1 et suffisamment puissant, on va avoir P1 qui devient défavorisé (devient P*2) et P*1 qui devient favorisé (devient P2). C'est à dire que les populations qui étaient parallèles dans le champ propre sont antiparallèles dans le champ extérieur. Le champ magnétique extérieur étant suffisamment puissant, la population vont s'inverser. P1-P*1 "devient" P*2 - P2. Donc le champ magnétique propre change de sens !

 

Voilà voilà j'espère que c'est suffisamment clair. N'hésites pas si tu as besoin de plus d'explications.

Bon courage et bonne année ! :wub:

[AliPotter]

Waaa merci beaucoup pour cette réponse très claire et détaillée! C'est vraiment très bien expliqué 

 

Bonne année à toi aussi 

[Shtomal]

Coucouuuuu ! (J'espère que mon message ne passera pas inaperçu)

 

Vive la thermoooo 

 

Pour le C, est ce que c'est parce que P "devient" P* et non pas "reste" ? 

 

Pour la D, est ce que c'est parce qu'on ne précise pas à quelle température exact on était avant de réchauffer et.à quelle température on se retrouve une fois refroidit ? 

 

Merci pour toutes ces explications qui en ont sauvé plus d'un ! 

[Zuji]

Coucou !

 

Oui pour la C, cela ne peut pas rester car il n'y a pas d'état parallèles ou non quand on a pas de champ magnétique comme référence.

Le raisonnement pour la D est bon aussi. Sans précisé des valeurs, il aurait juste fallut préciser dans l'item que la température finale est égale à la température initiale.

 

Bon courage !

[Shtomal]

Cool merci beaucoup  

[Hello82]

Bonjour !

 

Je n'arrive pas à voir l'énoncé du qcm dont il est question ici :

https://www.hostingpics.net/viewer.php?id=261709Capturedcran20171231104200.png

et

https://www.hostingpics.net/viewer.php?id=259547Capturedcran20171231104207.png

 

Si qqun sait comment faire ... svp