L'échauffement "à rouge" que subissent les objets qui rentrent dans l'atmosphère terrestre n'est pas dû à la friction de l'air. C'est principalement dû à la compression de l'air à l'avant de l'objet : la vitesse étant très importante, les gaz se compressent, et cette compression crée une forte chaleur.
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Tous les commentaires (53)
Valable pour les gaz parfait, l'air peu il être considérer comme un gaz parfait, ça s'éloigne un peu de la définition non ?
Ouais…
Mais la compression augmente juste les frottements entre les molécules elle-mêmes.
À noter en plus que la température est directement liée à la vitesse de déplacement des molécules. Dans l’air à 20°C, chaque atome se déplace en moyenne 1600 km/h (oui, oui, sauf que chaque déplacement avant une collision avec un autre atome ne mesure que 10 nanomètres).
Un avion qui vole à 1600 km/h est donc heurté par des atomes à 1600 (vitesse de la fusée) + 1600 (vitesse de chaque atome) = 3200 km/h !
C’est ça qui est responsable de l’échauffement.
Et à cette vitesse, pas loin de Mach 1,3, l’échauffement est de l’ordre de 150°C.
Or une fusée ou une navette qui revient dans l’atmopshère, elle fait facilement du 20 000 km/h : l’échauffement est donc bien plus important et suffisant pour chauffer quelque chose au rouge.
Bien que non applicable dans sa version simple dans ce cas, cette loi illustre parfaitement le principe et permet d'avoir une vulgarisation accessible ; le vrai calcul est plus compliqué, certes, mais il me semble toutefois que PV=nRT sensibilise bien à l'idée maitresse de l'échauffement de l'air et c'est le but. Toucher du doigt le principe est une chose, dimensionner le bouclier thermique avec les équations complètes pour qu'il résiste en pratique en est une autre.
Pas besoin d'être en PACES pour savoir ça... D'ailleurs rien qu'en voyant la formule on le sait
A-t-on un gaz parfait ? J'en doute (;
Comme une pompe a air de vélo?
On bouche l'avant et on appuie.
Et bien vue que la friction ralentit l'écoulement de l'air (il me semble, je peux me tromper), ça devrait entraîner une compression je suppose, alors je ne dirait pas qu'elle est du mais qu'elle peut sûrement être augmenter par la friction ;)
La friction engendre une compression qui elle induit une très forte augmentation de la chaleur pour réduire la pression. Sans friction pas de compression, c'comme si tu envoyais de l'air sur de l'air. Alors que là, la friction retiens de l'air qui retiens de l'air, qui retiens de l'air etc.. Et qui donc se comprime, donc la friction n'est pas la cause direct de l'échauffement mais l'énoncé est du coup erroné puisque sans friction .. Pas d'échauffement ^__^
En réalité: (P+V/a^2)(V-b)=nRT
L'équation de Van der Waals est plus à même de décrire la réalité.
L'anecdote a été légèrement modifiée par rapport a ce que j'avais proposée.
Ce dégagement de chaleur est principalement dû à une compression adiabatique à l'avant de l'objet, et dans une moindre mesure au simple frottement de l'air sur la carlingue.
C'est d'ailleurs pour cela que pour une navette, on peux disposer des hublots sur le coté, car là seul les frottements font chauffer les matériaux, à des températures bien moins élevées que ce que subit le "nez" qui se doit, lui, d'être doté de boucliers thermiques.
La compression produit énormément plus de chaleur que le simple frottement car effectivement les chocs entre les particules sont plus importants et elles transforment alors leur énergie cinétique en créant cette élévation de température.
Idem lorsqu'on actionne une pompe a vélo, c'est la compression de l'air qui la fait chauffer, et dans une moindre mesure le frottement de la valve dans le tube.
;-)
Tout a fait daccord avec toi, mais je sort de se chapitre du coup jetais obligé d'y mettre mon grain de sel ^^
Un peu trop simplifié ... Ça s'applique que pour les gaz parfaits ... C'est surtout que lors de sa rentrée dans l'atmosphère l'objet subit une compression adiabatique faisant augmenter sa température car le milieu extérieur lui fournit du travail ce qui augmente son énergie interne et donc son agitation thermique.
Merci pour l'explication. En fait l'anecdote est tournée de manière à faire un max d'effet wouaou et c'est dommage car on perd en précision.
Comme je te comprend
#PACESinmybloodtoo
Non, c'est du a un choc créé lors du passage du mur du son. D'ailleurs l'air est tellement chaud que les molécules se décomposent : il y a ionisation du gaz.
Cette loi décrit la relation entre pression, volume et température. C'est une loi physique qui s'applique à une situation statique. Quand il y a variation d'un paramètre, on entre dans le domaine de la thermodynamique qui décrit les échanges de chaleur. Celle loi dite "des gaz parfaits" ne décrit pas la chaleur évacuée au cours de la compression, et encore moins le fait que si tu reviens au volume initial tu as quand même créé de la chaleur (entropie) au cours du processus de compression+décompression, ce sont des principes de thermodynamique.
Comment ça "sauf si" ? L'équation reste toujours valable pour le cas que tu cites... À nombre de moles constant, cette équation te permet de retrouver une des trois variables d'état (p,v ou T) à partir de 2 autres connues, que ta transformation soit isotherme, isobare ou isochore, ça ne change rien à la validité de l'équation...
ÉDIT: au temps pour moi, j'avais mal compris le sens de ta réponse ;)
Un gaz ne se "compresse" pas.
Il se comprime.
Message aux MODERATEURS : il est fort dommage qu'aucune correction ne soit appliquée. D'autant que je suis rarement le seul à signaler des erreurs. Cela me semble pourtant important pour la crédibilité. Non ?
Sauf qu'il s'agit de la friction de l'air sur l'air. Donc de sa fluidité.
Mais c'est une caractéristique de l'air lui même, pas de la navette.
Le frottement sur la surface de la navette en elle-même ne joue pas sur cette température.
Non, la friction c'est le frottement, le glissement du corps et non la pression sur l'atmosphère.