Comment mesure-t-on la température du vide?

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Comment mesure-t-on la température du vide?


Autant que je sache. la température est en relation avec l’énergie cinétique des molécules individuelles. Dans le vide, il n’y a que quelques molécules, il est donc très difficile de mesurer leur énergie cinétique, car le vide a une très faible capacité thermique et le thermomètre avec une capacité thermique beaucoup plus élevée interfère avec la mesure. Je suppose que le transport de chaleur sera également lent, car la conduction de chaleur et la convection seront négligeables et seul le rayonnement thermique transportera l’énergie entre la paroi du récipient sous vide et le thermomètre. Existe-t-il une meilleure façon de mesurer la température sous vide?

Réponses


 Han-Kwang Nienhuys

La température d’un vrai vide serait une mesure de la distribution d’énergie du gaz photonique dans ce vide. Vous pouvez dériver l’occupation des modes électromagnétiques dans un volume avec les statistiques de Bose-Einstein, ce qui est essentiellement ce que Planck a fait pour décrire le spectre d’émission d’un corps noir.

Cependant, vous n’avez pas besoin de comprendre les détails de cette dérivation, car le gaz photonique sera en équilibre thermique avec les parois du vaisseau. Donc, collez un thermomètre avec une surface à haute émissivité (par exemple, du verre) dans le récipient à vide et attendez qu’il se soit équilibré avec les murs par échange d’énergie radiative.

Cela fonctionnera même si les murs sont très loin, ou pas du tout, comme dans l’espace. Le thermomètre a la température

Tt

et irradiera avec un flux

σTt4

, où

σ

est la constante de Stefan-Boltzmann; en même temps, il recevra un flux

σTe4

, où

Te

est la température du gaz photonique sous vide. La température du thermomètre se rapprochera progressivement de la température du gaz photonique.

inf3rno

Existe-t-il un moyen de mesurer la température directement sur le vide et non sur les murs? Par exemple, comment pouvons-nous le mesurer dans l’espace, où il n’y a pas de murs? 🙂

Han-Kwang Nienhuys

Réponse mise à jour.

valerio

Et veillez à isoler votre récipient à vide des radiations provenant de l’environnement extérieur!

Han-Kwang Nienhuys

@ valerio92: hein? Dans quelles circonstances la température mesurée à l’intérieur du récipient serait-elle différente de la « vraie » température du vide?

valerio

Je voulais juste souligner que si les murs ne sont pas adiabatiques, ils finiront par se thermaliser par rapport à l’environnement extérieur, donc vous mesurerez réellement la température de l’environnement extérieur. Mais vous avez raison, le mécanisme serait toujours le même et vous mesureriez toujours la température du vide, alors peut-être que mon observation était inutile. Je voulais juste souligner que la « température du vide » dans un récipient dépendrait de l’environnement extérieur à moins que les murs ne soient adiabatiques. Paix!

 

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