• Bases physiques de la Bio-économie

     

    PHYSIQUE DES ONDES

    ESSAI D'UNE NOUVELLE PHYSIQUE

    RUBRIQUE N° 20 Bases physiques de la bio-économie

                                              Notions de thermodynamique

    Par Paul Bouchard Le 26/08/2017

    1) INTRODUCTION

    Notre rubrique N°17 dont je vous demande de relire l'introduction, se voulait un historique ''de la biophysique à la bio-sociologie''. Notre but était de mettre en évidence la continuité de propriétés basiques des structures physico-chimiques biologiques et sociologiques. Nous savons que ces propriétés sont celles des ondes. (La connaissance des bases de notre blog est indispensable). Après avoir traité de l'évolution des espèces, de la biologie moléculaire et du langage génétique, nous avons parlé du Darwinisme social pour arriver à la bio-sociologie que E.O.Wilson a conçu comme une science. Dans la rubrique N°18, nous avons abordé l'anthropologie structurale traitée également scientifiquement par Claude Levi-Strauss.

    Dans la poursuite de notre historique, nous nous sommes heurtés à l'imbroglio d'idées des diverses écoles sociale-philosophiques qui utilisent des ''bribes'' de thèses scientifiques pour cautionner leurs propres idéologies. J'ai donc été entraîné également à prendre partie et à définir la philosophie correspondant à notre thèse de la physique des ondes qui, elle aussi, se voudrait conçue scientifiquement. J'ai d'ailleurs tendance à le croire n'ayant reçu jusqu'à ce jour aucune critique ni même commentaire malgré la moyenne actuelle de 20 visites du blog par jour ( 13.050 à ce jour).

    Cette physique des ondes a l'ambition d'apporter, dans tous les domaines, une nouvelle conception de la réalité basée sur le lien ''énergie-structure'' tel que nous l'avons défini pour la particule élémentaire de matière ''l'électron''. Nous estimons que la nature ondulatoire de la structure de la matière et les propriétés particulières des ondes expliquent tous les phénomènes physiques, chimiques, biologiques, et même sociologiques. Elle le fait mieux que la physique des particules, dite standard, qui pour l'enseignement, utilise des propriétés macroscopiques de type mécanique, souvent avec des difficultés sérieuses d'explication.

    L'analyse des phénomènes économiques n'échappe pas au même type d'études scientifiques basées sur la liaison entre l'énergie et la structure. En effet il y est question de relations entre les hommes pour l'exploitation de biens naturels appartenant aussi bien au milieu minéral qu'au vivant. Le ''produit de base'' est donc bien physico-chimique et biophysique, celui que nous venons d'étudier, et la liaison entre les hommes est du domaine sociologique.

    Je n'ai pas l'intention, dans cette nouvelle rubrique, de passer en revue les diverses théories économiques, ni même de juger de leur pertinence, de leur bonne ou néfaste orientation. Le sujet est complexe, discuté, tellement imbriqué dans des contextes particuliers, (sociétés, époques, cultures, techniques, climats, etc.) que seuls les spécialistes peuvent donner des avis pertinents et en faire un historique correct. On sait que souvent ils se trompent, en particulier dans leurs prévisions économiques, du fait d'un changement brusque des techniques, ou plus généralement de l'inconstance de la nature humaine. Avant de nous orienter sur l'étude de la composante énergétique de la bio-économie, commençons par la définition des termes utilisés dans cette science.

    2) DE LA SCIENCE ÉCONOMIQUE A LA BIO-ÉCONOMIE

    21) Historique et définitions

    << L'histoire économique étudie l'évolution dans le temps de la manière dont les humains se sont organisés pour produire, échanger et consommer les biens nécessaires à leur survie ou jugés tels ou encore désirables. Il s'agit d'une spécialité de l'histoire qui étudie l'évolution de l'économie. Elle recense les faits économiques, les ordonne et en propose une interprétation au moyen des théories économiques...

    L’économie, du grec ancien οἰκονομία « administration d'un foyer » est une activité humaine qui consiste en la production, la distribution, l'échange et la consommation de biens et de services. L’économie est le concept étudié par les sciences économiques, celles-ci prenant appui sur des théories économiques, et sur la gestion pour sa mise en pratique. >> Wikipédia

    L'économie est « la mise en rapport des hommes entre eux à propos de la production, de la circulation et de l’utilisation des objets ordinaires tirés de la nature par leur travail. » (Billaudot B).

    La  théorie économique est selon l'économiste français Raymond Barre, l'une des composantes de la Science Économique. Elle correspond à la seconde étape de la mise en œuvre de cette discipline. La science économique implique en effet une démarche rigoureuse qui s'organise en 4 stades successifs :

    * « L'observation économique se propose en premier lieu de décrire les faits et les méthodes relatifs à l'administration des ressources rares et qui se manifestent dans le temps et dans l'espace : il s'agit là d'observer et de classer les enseignements de l'expérience. »

    * « En second lieu, il s'agit d'organiser les faits de manière à faire paraître les uniformités et les régularités qui caractérisent les comportements humains. Il appartient à la théorie ou à l'analyse économiques d'élaborer des concepts, de rechercher les déterminants, les effets des phénomènes, de mettre à jour les relations générales et stables qui s'établissent entre eux, d'abstraire de la réalité une explication simplifiée du fonctionnement de l'économie. »

    * « En troisième lieu, la science économique contribue à l'orientation de la politique économique. Elle ne propose pas les objectifs politiques ou sociaux. MAIS, pour des objectifs politiques et sociaux donnés, elle définit la cohérence de la politique économique. On entend par là qu'elle indique :

    d'une part si les objectifs à atteindre sont compatibles entre eux et économiquement réalisables,

    d'autre part si les moyens choisis pour réaliser ces objectifs sont convenablement adaptés aux objectifs et s'ils constituent la meilleure manière de les atteindre. Ainsi la science économique met en relief les implications diverses d'une politique. Elle en marque les limites ou le prix qu'il faut payer pour les franchir. »

    * « La science économique élabore enfin en fonction de certains objectifs et pour des conditions empiriques données, les règles d'utilisation optimales des ressources économiques et les modalités de réalisation du Bien-Être (Welfare). »

    La démarche de Raymond Barre est rigoureuse et sa théorie, ou plutôt sa ''méthode'' est scientifique, mais peut-on parler réellement de ''science'' économique dans un domaine qui est si dépendant de l'inconstance humaine ainsi que des contingences politiques et sociales ?

    A ce sujet, je cite Wikipédia :

    << Les recommandations de l'économie « orthodoxe » dépendent en effet beaucoup des hypothèses qu'elle a retenu pour construire ses modèles. Or, il s'agit souvent d'hypothèses fortes : transitivité, continuité des préférences individuelles, convexité des fonctions d'utilité, maximisation des fonctions de production, marché pur et parfait, etc. Ces hypothèses sont jugées par beaucoup d'économistes hétérodoxes, et par des scientifiques    de   diverses   tendances,   par   exemple   Benoît   Mandelbrot,   comme  « irréalistes ». Il est admis qu'elles n'ont jamais donné lieu à des confirmations empiriques très robustes, ce qui fait dire à Karl Popper : « Le développement de l'économie réelle n'a rien à voir avec la science économique. Bien qu'on les enseigne comme s'il s'agissait de mathématiques, les théories économiques n'ont jamais eu la moindre utilité pratique » >>

    La bio-économie qui est notre présent domaine d'étude, apparaît comme plus scientifique car, si l'homme y est acteur avec son inconstance et souvent ses erreurs, c'est la VIE de la nature qui, jusqu'alors, arrive à corriger ses plus grosses fautes, à contrer son orgueil, à gommer son laisser aller, à modifier ses théories les mieux établies. Les meilleures solutions techniques sont souvent inspirées par la nature et le but de la science est précisément de tenter de comprendre, de modéliser << et d'expliquer le monde et ses phénomènes de la manière la plus élémentaire possible, c'est-à-dire de produire des connaissances se rapprochant le plus possible des faits observables. >> Wikipédia

    << Le mot ''bio-économie'' aurait été créé vers 1925 par le biologiste russe T.I. Baranoff. Depuis, il désigne plusieurs théories et pratiques : approche économique des comportements biologiques (comme l'entendait initialement Baranoff) ; gestion des ressources halieutiques commerciales (à la suite des travaux de H. Scott Gordon)... ou plus largement aujourd'hui la somme des activités fondées sur les bio-ressources (produits de la vie terrestres ou marines, végétales, fongique, animales, bactérienne, etc.) >> Wikipédia

    Institutionnellement, la Commission Européenne et l'OCDE se réfèrent à la bio-économie comme à « un ensemble d'activités économiques liées à l'innovation, au développement, à la production et à l'utilisation de produits et procédés biologiques.» La Ressource biologique (bio-ressource) désigne les composantes de la biodiversité qui ont une utilisation directe, indirecte ou potentielle pour l'humanité.

    Depuis l'antiquité la diversité des espèces vivantes a toujours été l'objet de fascination. Les gravures rupestres en sont une preuve réelle. Au 17ème siècle des naturalistes comme G.L.Leclerc de Buffon ont commencé à classer scientifiquement les espèces. Il publie en 1749 son "histoire naturelle''. En 1798, Napoléon Bonaparte, pour la Campagne d'Égypte, se fait accompagner par des scientifiques et des naturalistes. Au 18ème et 19ème siècles, c'est l'époque des grandes expéditions maritimes et de l'exploration scientifique de la planète par des aventuriers (James Cook, Louis-Antoine de Bougainville, J-F. de La Pérouse), accompagnés de naturalistes comme Charles Darwin. Celui-ci publie en 1871 "La filiation de l'être humain et la sélection du sexe" base des théories de l'évolution.

    Les nouveaux moyens techniques et scientifiques découverts et mis en œuvre à partir des années 1970, ont permis d'élargir considérablement les champs d'exploration et d'approfondir les connaissances scientifiques dans le domaine de la bio-diversité (terme inventé par W.G.Rosen en 1985 et généralisé par le National Research Council en 1986 )

    << Selon E.O. Wilson (père de la sociobiologie, 1986), la biodiversité est considérée à cinq niveaux : celui des écosystèmes, des espèces, des populations, des individus et des gènes. Sur le terrain, le deuxième niveau est clairement le plus accessible et relève directement des compétences naturalistes. >> Wikipédia

    Issue du Sommet de Rio en 1992, la Convention sur la biodiversité a comme objectifs la conservation de la diversité biologique. L'article N°2 de cette convention définit la diversité biologique comme suit : « La variabilité des organismes vivants de toute origine y compris, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie. Cela comprend la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des écosystèmes. »

    << Un écosystème est l'ensemble formé par une association ou communauté d'êtres vivants et son environnement biologique, géologique, hydrologique, climatique, etc. (le biotope). Les éléments constituant un écosystème développent un réseau d'échange d'énergie et de matière permettant le maintien et le développement de la vie. Le terme fut forgé par Arthur George Tansley en 1935 pour désigner l'unité de base de la nature. Unité dans laquelle les plantes, les animaux et l'habitat interagissent au sein du biotope. Dans l'écosystème, le rôle du sol est de fournir une diversité d'habitats, d'agir comme accumulateur, transformateur et milieu de transfert pour l'eau et les autres produits apportés. >> Wikipédia

    << Le biotope correspond à l'ensemble des facteurs physiques qui caractérisent un écosystème (facteurs climatiques, géographiques, chimiques, physiques, morphologiques, géologiques,...) en équilibre ou cyclique et occupé par des organismes qui vivent en association spécifique (biocénose). C'est la composante non vivante ou abiotique, de l'écosystème.

    La biocénose comprend l’ensemble de la flore et de la faune d'un biotope déterminé. C’est l’ensemble des organismes vivants (animaux et végétaux dont micro-organismes) qui occupent un écosystème donné. Ce groupement d’êtres vivants est caractérisé par une composition spécifique déterminée et par l’existence de phénomènes d’interdépendance. Il occupe un espace que l’on appelle biotope et constitue avec lui l’écosystème. Une biocénose se modifie au cours du temps (phase pionnière, phase intermédiaire et phase d’équilibre). >>  http://estuaires-littoraux.e-monsite.com/pages/cours-1/notions-d-ecologie.html

    << La biomasse est le terme qui, en écologie, désigne la masse totale d'organismes vivants dans un biotope déterminé à un moment donné. Elle peut être estimée par unité de surface s'il s'agit d'un milieu terrestre ou bien par unité de volume s'il s'agit d'un milieu aquatique. Par extension, on appelle aussi biomasse la quantité d'individus de chaque étape de la chaîne alimentaire nécessaire pour que le mangeur final prenne une unité de poids. La nécromasse désigne la masse de matière organique morte présente dans une parcelle, un volume ou un écosystème donné. Elle joue un rôle majeur dans le recyclage de la matière organique, et donc pour les puits de carbone, la texture, structure et fertilité des sols (humus) et le recyclage des nutriments. >> Wikipédia

    << L'écologie, également connue sous les noms de bio-écologie, bionomie ou science de l'environnement ou environnementale, est la science qui étudie les êtres vivants dans leur milieu et les interactions entre eux. Une définition généralement admise, particulièrement utilisée en écologie humaine, consiste à définir l'écologie comme étant le rapport triangulaire entre : les individus d'une espèce, l'activité organisée de cette espèce et l'environnement de cette activité. L'environnement est à la fois le produit et la condition de cette activité, et donc de la survie de l'espèce. Un écologue (qu'il soit chercheur ou ingénieur écologue) est un spécialiste de l'écologie. Ce terme ne doit pas être confondu avec la dénomination écologiste. >> Wikipédia

    << L'écologisme, ou environnementalisme, est à la fois un courant de pensée (idéologie ou philosophie), un corpus de valeurs et de propositions incluant notamment celles du mouvement écologiste. L'orientation de l'activité politique ou parapolitique vise au respect, à la protection, la préservation ou la restauration de l'environnement dans une forme très poussée. James Lovelock, père de la théorie Gaïa, est l'un des représentants les plus célèbres de cette doctrine.>> Wikipédia

    22) La science et l'écologie

    La lecture des deux chapitres précédents laisse entrevoir dans l'approche scientifique de la bio-économie, la différence existant entre les économistes et les bio-économistes d'une part, entre les écologues et les écologistes d'autre part. Les rôles, attributions, mentalités et points de vue sont différents, souvent sujets à discussions, quelquefois ils sont même en opposition.

    Nous avons vu en effet qu'il est question de ''relations entre les hommes (sociologie et politique) pour l'exploitation de biens naturels (science et technique) appartenant aussi bien au milieu minéral (physique-chimie et énergie) qu'au vivant (animaux et végétaux)''. La philosophie et le spirituel interviennent également dans ce domaine (pour tout compliquer).

    Dans ce blog qui traite de la physique des ondes, mis à part la digression métaphysique des rubriques N°18 et 19, nous restons dans notre écosystème, terrestre pour le minéral et le vivant, solaire pour l'énergie. Je désire également poursuivre cette étude en tenant compte de nos hypothèses de base et en espérant rester dans le domaine d'une science la plus élémentaire. Il faut noter que, pour certains écologistes, la science et surtout la technique sont considérées comme les responsables des dérèglements de notre écosystème. J'exprime ci-dessous mes idées personnelles sur cette question et sur la position trouble de l'homme dans son écosystème.

    23) Relation de l'Homme avec son écosystème

    Puisque nous partons de la biophysique, nous débutons notre étude à partir du biotope, c'est à dire à partir des principaux facteurs physiques caractéristiques de notre lieu de vie (la terre). Lorsque nous parlons de vie, il est question de naissance, de développement, d'équilibre de vie, de mort (et de recyclage des déchets). Tout ce processus exige un milieu de vie favorable, une possibilité d'échange permanent et profitable avec ce milieu (respiration, nourriture) . Il s'agit de l'exploitation par l'homme de ses biens naturels (en fait de ceux de la terre que l'homme se croit autorisé à s'approprier pour son usage), et en particulier du choix de l'énergie dont il a besoin pour vivre et pour ses activités. Dans tout cela il convient de tenir l'homme pour responsable de ses actes vis à vis du milieu naturel auquel il appartient.

    Ayant le cerveau particulièrement développé (pour un animal), l'homme devrait l'employer pour une utilisation optimale de la nature, à court, moyen et long terme, suivant l'analyse qu'il devrait en avoir fait au préalable, suivant les durées de vie respectives des biens et des espèces et sans troubler les espèces vivantes, la sienne en particulier. Au contact de la nature, le ''bon-sens'' paysan l'avait découvert intuitivement ou d'expérience (à une échelle élémentaire).

    Mais le développement spectaculaire des sciences et des techniques dans les 100 dernières années, sans que les responsables à tous les niveaux ne se posent les bonnes questions concernant la science écologique, entraîne les sociétés humaines à des actions et des réactions irréfléchies, souvent inadéquates ou disproportionnées. Sur ces questions, trop peu de ''véritables'' études ont été réalisées par les scientifiques. Elles sont trop souvent orientées par diverses idéologies, payées par des groupes de pression ou à la solde d’intérêts industriels particuliers.

    L'étude scientifique de notre écosystème débute par celle des naturalistes des 17 et 18èmes siècles. << Dès le milieu du 17ème siècle, les conséquences de l'exploitation incontrôlée des ressources des territoires colonisés se manifestent. La déforestation, le développement de l'agriculture, l'exploitation des mines, l'extermination des animaux, alertent la communauté des scientifiques chargés d'inventorier les richesses faunistiques, floristiques et géologiques...À l'île Maurice, lorsque les Français arrivent en 1715, presque toutes les forêts de la côte ont déjà disparu. On commençait à l'époque à prendre conscience que la déforestation pouvait provoquer des changements climatiques. Sous l'impulsion de Philibert Commerson, botaniste officiel de l'île, de Pierre Poivre, gouverneur de l'île et botaniste-sylviculteur, et de Bernardin de Saint-Pierre, auteur de Paul et Virginie, un appareil législatif complet se met progressivement en place à partir de 1769. Il inspirera les Anglais aux Antilles, aux Caraïbes, et plus tard en Inde. >> Wikipédia

    Au cours des 19 et 20ème siècles, tandis que les biographes dressent l'état des lieux des espèces et cherchent à expliquer les raisons de la présence ou de la disparition des espèces en un endroit donné, quelques rares scientifiques ont alerté la communauté scientifique et les responsables de l'économie sur les dangers d'une exploitation inadéquate des richesses naturelles mettant en péril de nombreuses espèces, dont la nôtre. Les décisions qui seraient raisonnables se heurtent généralement à la recherche inconsidérée du profit immédiat. Voici quelques-uns de ces scientifiques dont les paroles et écrits ont été peu écoutés (ou mal interprétés).

    Le biologiste allemand Ernst Haeckel a employé le terme ''écologie'' en français en 1874 dans son ouvrage '' Morphologie générale des organismes''. Il le définit comme :    « la science des relations des organismes avec le monde environnant, c'est-à-dire, dans un sens large, la science des conditions d'existence. »

    << C'est en 1935 que Arthur George Tansley, écologiste britannique, appelle écosystème, le système interactif qui s'établit entre la biocénose (l'ensemble des êtres vivants) et le biotope (leur milieu de vie). L'écologie devient alors la science des écosystèmes. >> Wikipédia

    Dans notre optique de physique des ondes, le scientifique qui a posé correctement les bases de l'étude de notre écosystème est Nicholas Georgescu-Roegen (1906-1994) qui a publié en 1971 :

    ''The Entropy law and the Economic Process'' (la loi de l'entropie et le développement de l'économie).

    Georgescu-Roegen est un mathématicien et économiste américain d'origine roumaine. Il est décrit ainsi par Gilles Dostaler dans le N°266 de ''Alternatives Economiques'' :      « Brillant économiste, mathématicien rompant avec la théorie économique orthodoxe et incompris par ses pairs, Nicholas Georgescu-Roegen a attiré l'attention, vingt ans avant tout le monde, sur les dégâts de la croissance sur l'environnement. »

    http://www.alternatives-economiques.fr/nicholas-georgescu-roegen-limpasse-de-croissance-economique/00036454

    Durant son parcours, il a étudié la thermodynamique et a été inspiré par le livre que le physicien Erwin Schrödinger a fait paraître en 1944. Cet essai de vulgarisation est intitulé : ''Qu'est-ce que la vie ?'' Il y est question d'entropie et de néguentropie. Ces concepts correspondent à notre manière d'étudier la biophysique à partir du lien ''énergie-structure'' tel que nous l'avons défini pour la particule élémentaire de matière ''l'électron''. C'est pourquoi dans notre étude de la bio-économie et de l'écosystème nous sommes amenés à prendre en compte les concepts scientifiques de la thermodynamique malgré leur complexité. C'est ce que nous allons faire ci-dessous. Nous verrons que, là encore, la physique des ondes est simplificatrice. Je cite Georgescu-Roegen :

    « Le processus économique n’est qu’une extension de l’évolution biologique et, par conséquent, les problèmes les plus importants de l’économie doivent être envisagés sous cet angle »

    « La thermodynamique et la biologie sont les flambeaux indispensables pour éclairer le processus économique....la thermodynamique parce qu'elle nous démontre que les ressources naturelles s'épuisent irrévocablement, la biologie parce qu’elle nous révèle la vraie nature du processus économique »

    « En économie comme en biologie, l’entropie se manifeste dans le fait que l’énergie utilisable est graduellement transformée en énergie liée, inutilisable. Cette dégradation inéluctable et irréversible s’applique non seulement à l’énergie mais aussi à la matière »

    3) NOTIONS DE THERMODYNAMIQUE

    Nicholas Georgescu-Roegen, inspiré par Erwin Schrödinger, relie la bio-économie à l'étude physique de notre écosystème en utilisant les principes et les lois de la thermodynamique. Cela correspond tout à fait à notre conception des relations entre la vie, l'énergie et la matière qui est inspirée par la physique des ondes. C'est pourquoi, dans ce présent chapitre, il nous est nécessaire de définir quelques notions de base de la thermodynamique afin de pouvoir les appliquer à l'écosystème, et ceci dans l'optique de notre physique des ondes. Je ne souhaite pas exposer à nouveau nos hypothèses de base et l'ensemble des développements que vous trouvez dans les 3 blogs ''paulpb eklablog.fr'', mais leur prise de connaissance préalable est indispensable pour comprendre, et surtout admettre, ce qui va suivre.

    Je cite à nouveau Georgescu-Roegen :

    << L'économiste non orthodoxe que je suis ajouterait que ce qui entre dans le processus économique consiste en ressources naturelles de valeur et que ce qui en est rejeté consiste en déchets sans valeur. Or, cette différence qualitative se trouve confirmée, quoique en termes différents, par une branche particulière et même singulière de la physique connue sous le nom de thermodynamique. Du point de vue de la thermodynamique, la matière-énergie absorbée par le processus économique l'est dans un état de basse entropie et elle en sort dans un état de haute entropie....L'énergie se présente sous deux états qualitativement différents, l'énergie utilisable ou libre, sur laquelle l'homme peut exercer une maîtrise presque complète, et l'énergie inutilisable ou liée...>> Wikipédia

    Cette manière d'aborder la bio-économie oblige à préciser le sens des termes utilisés car leurs significations et même leurs définitions peuvent être différentes. Prenons l'exemple de la thermodynamique dont le nom évoque la chaleur et l'énergie, elle peut être considérée sous différents aspects :

    * Suivant le sujet de l'étude : science de la chaleur et des machines thermiques, discipline étudiant le comportement thermique des corps et les changements d’état de la matière. mesure du désordre dans la transmission d'information, étude de l'irréversibilité de la transformation de la matière et de l'énergie, étude de tous les phénomènes dépendant de la température et de ses changements, science des grands systèmes en équilibre.

    * Suivant l'échelle à laquelle se fait l'étude : celle-ci se fera différemment s'il s'agit de physique quantique interne à l'atome, de micro ou de macrophysique.

    * Suivant les définitions choisies pour les deux notions de chaleur et d'énergie.

    C'est justement la définition de la chaleur et l'explication du transfert de l'énergie entre les éléments de matière qui sont les éléments de base des diverses théories scientifiques traitant de ces problèmes. Ceux-ci sont fondamentaux puisqu'ils concernent les biens matériels dont nous faisons un usage permanent et également nous-mêmes- puisque nous sommes matière et énergie. Les scientifiques du 18ème et du 19ème siècle ont longuement tergiversé sur la nature et la définition de la chaleur. En effet certains étudiaient la chaleur pour son rôle dans le changement d'état physique intérieur à la matière, d'autres pour son action énergétique lors d'échange entre matières, par contact ou par rayonnement. L'historique ci-dessous va nous permettre de suivre le cheminement des diverses thèses qui concernent la définition de la chaleur.

    31) Conception classique du rôle de la chaleur

    Les textes qui suivent constituent un historique simplifié de l'évolution de concepts scientifiques. Ils sont une compilation de textes divers d'articles issus de l'encyclopédie Wikipédia qu'il faut à nouveau remercier pour la qualité de ses informations mises à notre disposition. (C'est moi qui est mis en gras les mots qui correspondent au sens que je veux donner à chaque paragraphe)

    Les scientifiques ont longtemps cru que la chaleur était constituée d'un fluide que l'on avait nommé le « phlogistique » Antoine Lavoisier (1743-1794) a compris, grâce à ses expériences, que le phénomène de combustion s'expliquait par l'intervention du gaz qu'il a identifié et baptisé oxygène. Dans son article de 1783 ''Réflexions sur le phlogistique'', Lavoisier estime que la théorie du phlogistique est en contradiction avec ses propres observations expérimentales ; aussi propose-t-il de lui substituer l'hypothèse d'un « fluide subtil » (invisible et impondérable) : le calorique. Selon cette théorie, le calorique est une substance qui s'écoule des corps chauds vers les corps froids. On peut apprécier la quantité de calorique échangée au cours d'une réaction chimique à l'aide d'un calorimètre. Lavoisier est à l'origine de la chimie moderne grâce à ses études de l'oxydation et de la combustion. Il a donc mis en évidence le rôle de la chaleur dans les transmissions énergétiques.

    La plus grande critique survenue à l'égard de la « théorie du calorique » est l'initiative de l'américain Benjamin Thompson. À la suite de nombreuses expériences qu'il réalise, Thompson en déduit en 1787 que le calorique, s'il existe, est sans masse. Il est par ailleurs convaincu que la chaleur est due au mouvement. Il adhère au premier principe dit de ''conservation de l'énergie'', en observant la production de chaleur lors du forage des canons. Ce principe affirme que dans un système isolé l'énergie totale reste constante, les événements qui s’y produisent ne se traduisent que par des transformations de certaines formes d’énergie en d’autres formes d’énergie. Ainsi toute augmentation (ou diminution) d’énergie d’un système s’accompagne d’une diminution égale (ou augmentation égale) de l’énergie d’autres systèmes. Dans le cas de transformation d'un système la variation de son énergie est égale à la quantité d'énergie échangée avec le milieu extérieur, par transfert thermique (chaleur) et transfert mécanique (travail). L'énergie ne peut ni se créer ni se détruire mais uniquement se transformer d'une forme à une autre (principe de Lavoisier) ou être échangée d'un système à un autre (principe de Carnot).

    De son côté le chimiste et physicien écossais Joseph Black (1726-1799) étudie l'influence de la chaleur sur les différentes matières et constate que l'élévation d'un degré de la température d'un corps nécessite une quantité de chaleur différente selon le corps et selon la température à laquelle l'opération s'effectue. Il établit l'existence d'un coefficient propre à chaque substance permettant de traduire ce phénomène. Ce coefficient fut appelé plus tard « chaleur spécifique » puis ''capacité thermique massique''. Il reflète la capacité d'un matériau à accumuler de l'énergie sous forme thermique, pour une masse donnée, quand sa température augmente. Une grande capacité thermique signifiera qu'une grande quantité d'énergie peut être stockée moyennant une augmentation relativement faible de la température.

    En 1761, Black découvre le phénomène de la ''chaleur latente de changement d'état'' (qui plus tard en thermodynamique a été nommée enthalpie) il s'agit des échanges de chaleur liés à la fusion ou à l'évaporation d'une substance. Un changement d'état (entre solide, liquide ou gaz) s'effectue à pression et à température constantes. L'énergie échangée sous forme de chaleur lors d'un changement d'état résulte de la modification (rupture ou établissement) de liaisons intermoléculaires. Pour passer d'un état où les molécules sont fortement liées à un état où elle le sont moins, il faut apporter de l'énergie à la matière pour rompre les liaisons : la variation d'énergie du corps pur est alors positive. Inversement, passer d'un état de faibles liaisons moléculaires à un état de fortes liaisons moléculaires induit une variation négative de l'énergie du corps pur. Black est donc un chimiste important pour la connaissance du rôle de la chaleur dans la structure de la matière.

    C'est encore dans l'esprit de la théorie du calorique et du rôle énergétique de la chaleur que Sadi Carnot (1796-1832) a travaillé en ingénieur sur les machines thermiques. Dans son mémoire de 1824 ''Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance'' il a établi les principes de bases selon lesquels sont actuellement conçus toute centrale énergétique, toute automobile, tout moteur à réaction. C'est d'autant plus remarquable qu’il est le premier à avoir défini la nature et l’étendue du sujet en s’appuyant sur des préoccupations purement techniciennes, comme l’amélioration des performances de la machine à vapeur. Le cheminement intellectuel de Sadi Carnot est original et annonce les évolutions importantes qui intervinrent à cette époque charnière pour la science moderne.

    Une machine thermique est un mécanisme qui fait subir à un fluide des transformations cycliques. Au cours de ces transformations, le fluide échange avec l'extérieur de l'énergie sous forme de travail avec des sources froides et de l'énergie sous forme de chaleur avec des sources chaudes. La théorie des machines thermiques s'attache à la description et à l'étude physique de certains systèmes qui permettent de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique, et vice versa. Cette théorie s’appuie sur le premier principe de conservation de l'énergie (voir plus haut). Mais elle met en évidence un deuxième principe important énoncé par Sadi Carnot dans son mémoire de 1825, connu maintenant sous le nom de deuxième loi de la thermodynamique ou principe de Carnot.

    Ce principe établit l'irréversibilité des phénomènes physiques lors des échanges thermiques. Il contient l’idée fondamentale suivante : partout où il y a une différence de température, il existe la possibilité d’engendrer de la puissance motrice et, corrélativement, il est impossible de produire de la puissance motrice à moins qu’on ne dispose à la fois d’un corps froid et d’un corps chaud. Les idées de Carnot qui sont pourtant généralisables à tous les phénomènes de transformation physique (électricité, hydraulique, etc.) sont restées confidentielles car incomprises à l'époque.

    32) Conception thermodynamique de l'énergie. Notion d'entropie

    Carnot a étudié les échanges thermiques dans l'optique de leur utilisation énergétique. Il a établi les lois qui gouvernent ces échanges mais il avait bien conscience de la faiblesse de l'explication scientifique de ces lois par la théorie de la calorique. D'autre part il avait constaté lors de ces échanges le phénomène de l'irréversibilité énergétique et celui de changement de l'état physique des matériaux en relation (voir plus haut les travaux de Joseph Black). Il a ouvert la voie à la notion de dégradation de l'énergie et à celle de rendement énergétique.

    C'est donc Carnot qui a été le précurseur de l'étude scientifique des transferts thermiques  par les véritables fondateurs de la thermodynamique qui sont les scientifiques cités ci-dessous, dont nous allons parler avec l'aide de Wikipédia.

    *Émile Clapeyron ( 1799-1864) est un physicien français,

    *William Thomson, (Lord Kelvin) (1824-1907) et J. Joule (1818-1889) physiciens britanniques,

    *Rudolf Clausius (1822-1888) physicien allemand est l'inventeur du concept d'entropie (en 1865) qui est une notion essentielle en thermodynamique. L'entropie fait la liaison entre l'échange d'énergie et les états structurels des matériaux qui sont en relation thermique. Clausius a montré que le rapport Q / T où Q est la quantité de chaleur reçue par un système thermodynamique et T sa température, est inférieur ou égal à la variation d'une fonction d’état qu'il a appelée entropie, notée S et dont l'unité est le joule par kelvin (J/K).

    Une fonction d'état est une fonction des variables d'état qui définissent l'état d'équilibre d'un système thermodynamique. L'état d'équilibre d'un système est caractérisé par plusieurs paramètres, appelés variables d'état. Une variable d'état n'a de sens que pour un système en état d'équilibre thermodynamique. L’entropie est une fonction d’état. Cela veut dire que sa valeur est déterminée dès que l’état d’équilibre du système est établi.

    Certaines fonctions d’état jouent un rôle particulier dans la définition des états d’équilibre d’un système. Ce sont des grandeurs accessibles, à l’échelle macroscopique, directement ou indirectement grâce à des instruments de mesure. Ce sont généralement :

    La pression p exprimée en Pa (pascal)

    La température T exprimée en K (kelvin)

    Le volume V exprimé en m3 (mètre cube)

    La quantité de matière n exprimée en mol (mole).

    La température est donc une fonction d'état d'un système thermodynamique définie exclusivement à l'échelle macroscopique. En revanche, la chaleur est un transfert d'agitation thermique qui par nature est désordonné. La chaleur n'est pas une fonction d'état mais une grandeur dépendant de la nature de la transformation mise en jeu.

    En thermodynamique classique, on obtient l'entropie d'un système en faisant la somme des entropies de ses parties constituantes. Pour un système isolé qui n'échange ni matière ni énergie avec l’extérieur, l'entropie reste constante. Elle est maximale lorsque le système est en équilibre. Mais dans la réalité toute transformation d'un système est irréversible à cause des phénomènes de dissipation de chaleur et entraîne donc une augmentation de l'entropie du système.

    << Les frottements sont une cause importante d’irréversibilité ; la lubrification des pièces en contact et en mouvement dans un ensemble mécanique comme un moteur (conçu pour fournir du travail) permet de les minimiser. Sans lubrification, on observe un échauffement des pièces et une perte de rendement, conséquence de la dissipation d'une partie de l'énergie en chaleur plutôt qu'en travail. La vitesse est un facteur d’irréversibilité : la récupération de travail mécanique décroît à mesure que la vitesse d'un véhicule s'accroît. Ainsi, pour une même quantité de carburant, plus un véhicule se déplacera rapidement, plus la distance qu'il pourra parcourir sera réduite. >> Wikipédia

    *Ludwig Boltzmann (1844-1906) physicien et philosophe autrichien, est un théoricien de la mécanique des fluides et de la théorie cinétique des gaz. Cette dernière théorie appliquée à la thermodynamique lui a donné une orientation mathématique (statistique). Il est considéré comme le père de la physique statistique. A partir de son équation cinétique dite « de Boltzmann », il a théorisé et mis en équation de nombreux phénomènes de mécanique des fluides et de cinétique des gaz. Il a généralisé ces études à celle des échanges thermiques et en particulier, a donné à la notion d'entropie de Clausius un sens à la fois plus précis et plus général. Boltzmann a alors lié l’entropie (S) d’un système à un nombre (Ω) dans la relation suivante :

    S = K.log Ω

    où K est la constante de Boltzmann (K=1,38110.10-23)

    Plus les particules d’un système sont, en positions et en vitesses, dispersées de façon homogène entre leurs (Ω) états possibles, plus l’entropie de ce système est grande et sa capacité à fournir du travail limitée. On dit que la montée en température se traduit par une dégradation de l’énergie.

    33) La physique thermodynamique statistique

    Nous venons de constater les difficultés qu'ont eu les scientifiques à déterminer la nature de la chaleur, le mode et la procédure de son échange. Ce sont les travaux de Boltzmann sur la cinétique des gaz qui l'ont conduit à l'étude de la chaleur et à une nouvelle conception de la thermodynamique appelée ''physique thermodynamique statistique''. Cette conception qui par la suite a été rapprochée de la physique quantique, fonde la compréhension actuelle de la matière (celle de la physique des particules).

    << Cette thermodynamique définit le transfert thermique, appelé aussi chaleur, comme un transfert d'énergie désordonnée d'un système vers le milieu extérieur. En effet l'énergie thermique correspond à l'énergie cinétique de molécules se déplaçant et subissant des chocs de manière aléatoire (appelés mouvement brownien). L'énergie transférée est dite désordonnée au niveau microscopique, par opposition au transfert d'énergie ordonnée au niveau macroscopique réalisé par le biais d'un travail. Ce transfert thermique s'effectue toujours du système le plus chaud vers le plus froid. Celui dont les particules sont statistiquement les plus agitées, va transmettre son agitation thermique au gré des chocs plus ou moins énergétiques, au milieu extérieur ou au système statistiquement le moins agité, c’est-à-dire le plus froid. Cette constatation intuitive est formalisée par le second principe de la thermodynamique. C’est pour cette raison que l’on ne peut jamais transformer intégralement de l’énergie thermique en travail alors que l’inverse est possible (ex: travail électrique transformé en chaleur par effet Joule dans un radiateur électrique). >> Wikipédia

    << La thermodynamique statistique a fourni un nouvel éclairage à la notion d'entropie. Cette grandeur physique abstraite peut alors être interprétée comme la mesure du degré de désordre d'un système au niveau microscopique. Plus l'entropie du système est élevée, moins ses éléments sont ordonnés, liés entre eux, capables de produire des effets mécaniques, et plus grande est la part de l'énergie inutilisable pour l'obtention d'un travail, c'est-à-dire libérée de façon incohérente. Ludwig Boltzmann a exprimé l'entropie statistique en fonction du nombre d’états microscopiques, ou nombre de configurations (ou nombre de complexions), définissant l’état d'équilibre d'un système donné au niveau macroscopique. >> Wikipédia

    << L'expression « degré de désordre du système » introduite par Boltzmann peut avoir plusieurs interprétations. En effet on peut aussi définir l'entropie comme une mesure de l'homogénéité du système considéré. L'entropie d'un système thermique est maximale quand la température est identique en tout point. De même, si on verse un liquide colorant dans un verre d'eau, l'entropie du système coloré sera maximale quand, à la suite du mélange, la couleur du contenu sera devenue uniforme. L'entropie d'un tableau parfaitement lisse et blanc est maximale et ne contient aucune information visible. Si on y ajoute un point coloré, l'entropie diminue, et une information a été ajoutée. Ceci illustre pourquoi, à la naissance de la théorie de l'information, la quantité d'information contenue dans un système était appelée « néguentropie ». Tout système isolé, siège d'une agitation aléatoire, tend spontanément à s'homogénéiser de manière irréversible. C'est pourquoi la notion d'entropie, telle qu’elle est définie par la physique statistique, a été utilisée en théorie de l'information par Claude Shannon au début des années 1950 pour mesurer la perte d'information. >> Wikipédia

    34) Évolution quantique de la thermodynamique

    A la fin du 19ème siècle, Boltzmann, par ses travaux sur les gaz et les fluides, a pu expliquer le comportement l'évolution et l'équilibre de systèmes physiques comportant un grand nombre de particules. Il a conduit son étude en mathématicien des statistiques à partir des particules que l'on maîtrisait à l'époque, c'est à dire les molécules. L'incompréhension de ses travaux par ses confrères lui a valu une vigoureuse hostilité et un certain discrédit sur ses travaux théoriques cause probable de son suicide en 1906. Sa prescience de la physique de l'atome fut confirmée par les découvertes de Max Planck dans l'analyse du rayonnement du corps noir, puis par celles d'Albert Einstein avec l'effet photoélectrique.

    Le modèle quantique d'atome de 1913 de Niels Bohr, incorporant le modèle planétaire issu de la découverte du noyau atomique positif de 1907 par Ernest Rutherford, et le postulat des quanta de lumière de 1905 d'Albert Einstein (reprenant lui-même l'hypothèse quantique de 1900 de Max Planck), a permis de fournir une explication de la formule de Rydberg de 1888. Cette formule est utilisée en physique atomique pour déterminer le spectre complet de la lumière émise par l'hydrogène. (voir notre rubrique ''L'énergie et la chaleur dans l'atome''). Le spectre d'un élément est l'ensemble des longueurs d'onde des radiations émises lors des sauts des électrons entre des niveaux d'énergie discrets, c'est à dire entre les ''couches'' d'électrons entourant le noyau des atomes. L'étude des spectres de tous les éléments chimiques est à la base de la création de la physique quantique, et surtout à l'origine de la compréhension du rôle joué par les électrons dans la transmission de l'énergie par rayonnement électromagnétique.

    35) Les diverses formes de transferts thermiques et les dérives de la physique des particules

    La physique des quanta associée à la théorie ondulatoire de L. de Broglie aurait pu faire émerger une thermodynamique reliant facilement, grâce à l'électron, l'énergie thermique au rayonnement électromagnétique. Mais l’École de Copenhague a orienté les études de physique théorique dans le sens d'une physique des particules et il est encore presque impossible, un siècle après, de modifier cette position.

    Malheureusement, comme nous l'avons répété de nombreuses fois dans nos blogs, le fait de considérer l'électron et le quantum d'énergie (le dit photon) comme des particules et non comme des ondes, ne permet pas de concevoir une thermodynamique réellement quantique puisqu'elle reste une étude statistique de l'agitation des molécules (transmission de la chaleur par convection dans les gaz et les fluides) (échelle du nanomètre). La physique des ondes, assortie des hypothèses qui sont à la base de notre étude, aborde le problème des transferts thermiques à une échelle réellement quantique, celle des électrons et des nucléons des atomes. Les phénomènes de leur rayonnement de leur mise en résonance et de leur structure sont ceux qu'il faut traiter dans la généralité des transferts thermiques. Ils concernent également la totalité des réactions chimiques comme nous l'avons vu dans plusieurs des rubriques précédentes où il est question de rayonnement par les ondes et en particulier par les électrons qui sont les véritables ondes électromagnétiques.

    La physique des particules, pour expliquer les divers phénomènes liés à la transmission de la chaleur, n'a pas d'autre solution que celle de l'agitation thermique supposée << de particules qui transmettent leur activité, au gré de chocs plus ou moins énergétiques, au milieu extérieur ou au système statistiquement le moins agité, c'est à dire le plus froid. Cette constatation intuitive est formalisée par le second principe de la thermodynamique. >> Wikipédia

    Pour la thermodynamique actuelle basée sur la physique des particules, la mécanique quantique et la physique statistique, toutes les formes de transferts thermiques ont pour explication d'origine l'agitation thermique des molécules ou des atomes. Lorsqu'il n'y a pas de particules pour bouger, ou bien lorsqu'elles refusent de s'agiter, il est d'usage de choisir des pseudo-particules virtuelles (photons, phonons, plasmons, polaritons, excitons, gravitons, etc) pour remplir le rôle nécessaire au bon fonctionnement de la théorie. Étudions ci-dessous différents modes de transferts.

    351) Cela est réel pour le chauffage par convection, nous venons de le voir, qui est bien idéalement expliqué par le mouvement et la circulation de molécules d'air pour transmettre la chaleur. Les radiateurs qui fonctionnent grâce à ce procédé aspirent l'air, puis le chauffent à l'aide d'une résistance électrique. Cet air est ensuite soufflé dans la pièce pour réchauffer l'air ambiant.

    352) La conduction thermique est un mode de transfert thermique qui est provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu, ou entre deux milieux en contact, et se réalisant sans déplacement global de matière (à l'échelle macroscopique). Elle est interprétée par la physique des particules comme la transmission de proche en proche de l'agitation thermique : un atome (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique à l'atome voisin.

    353) La diffusion thermique ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces qu'il comporte. C'est un phénomène de transport irréversible qui se traduit par la migration d'espèces chimiques dans un milieu. Sous l'effet de l'agitation thermique (encore elle), on observe un déplacement des constituants lié aux gradients de concentration, de température et de pression. La diffusion se fait des régions à forte concentration vers les régions à concentration moindre. Elle tend à l’homogénéisation du milieu.

    354) Dans la production de chaleur par combustion, c'est à dire par destruction de matières combustibles, le rôle de la structure de la matière est une évidence. La combustion du bois, du charbon, du gaz naturel, du pétrole et de ses dérivés est la forme la plus simple de production de chaleur. Le processus est décrit par la physique des particules (par Wikipédia) de la façon suivante :

    << La combustion résulte de la transformation de l'énergie chimique des corps appelés combustibles. C'est une réaction exothermique d'oxydoréduction. Une réaction chimique est une recombinaison de molécules. Elle passe par une étape intermédiaire au cours de laquelle les molécules sont « déstructurées » mais pas encore recombinées. Celles-ci sont appelées radicaux et sont très réactives. Dans le cas de la combustion, les radicaux sont créés par rupture de liaison chimique due à l'énergie thermique, et ils vont pouvoir agir sur les molécules du produit (libérant d'autres radicaux) et engendrant de fait une réaction en chaîne qui va perdurer tant que les deux conditions suivantes seront réunies : présence de combustible et de comburant (le dioxygène de l'air ambiant). >>

    La physique des particules a du mal à expliquer le processus de ''rupture de liaison chimique due à l'énergie thermique'' de même d'ailleurs que la véritable nature de la liaison chimique. La ''recombinaison de molécules après déstructuration par des radicaux très actifs'', est une explication peu scientifique de faits qui sont pourtant bien réels. Nous avons étudié ce problème et donné le point de vue de la physique des ondes au chapitre N°7 de la rubrique ''Étude de la vie dans les cellules de matière vivante'' (rubrique N°15 du blog N°1 ou rubrique N°2 du blog N°3). Voici le texte d'une partie de notre étude :

    << D'après les commentaires que j'ai pu trouver sur les travaux et les écrits de Pauling, il apparaît que sa thèse réunit tous les éléments qui montrent le rôle primordial des électrons dans les liaisons chimiques des atomes pour former les molécules. Ces éléments sont les suivants:

    A la base la recherche de la stabilité de la liaison, jointe à l'économie maximum d'énergie; La notion de fonction d'onde est associée à celle d'orbitale atomique (de nuage) dans laquelle la présence de l'électron est probable avec une énergie donnée; La relation entre la forme de l'orbitale, celle du noyau et la ''géométrie'' de la molécule; L'échelle d'électronégativité de chaque noyau d'atome mesure sa plus ou moins grande attirance des électrons; La polarisation de l’électron, liée à son spin positif ou négatif, justifie l'existence de paires d'électrons et de doublets; La recombinaison des orbitales (des ondes) (concept d'hybridation) explique les liaisons multiples entre atomes, leur force respective et certaines liaisons moléculaires simples mais ''quantiquement'' plus complexes comme celles du méthane CH4. >> (blog N°1 rubrique N°15)

    << Toutes les études des physiciens que nous venons de mentionner sont théoriques, mais elles ont été confortées par leurs travaux expérimentaux. Ceux-ci correspondaient à la réalité des liaisons chimiques qu'ils cherchaient à expliquer. Malheureusement ces physiciens n'ont pas eu l'influence suffisante pour confirmer l'idée initiale de L.de Broglie qui était de considérer réellement l'électron comme une onde énergétique (la véritable onde électromécanique). Pour la physique standard cela demeure toujours une particule, affublée d'une fonction d'onde (théorique). Pour cette physique, la nature des liaisons n'est pas, comme je le pense, un problème d'interférence d'ondes et de mise en résonance, mais le résultat de chevauchement d'orbitales, d'attraction ou répulsion par les noyaux, de charge et de distance entre les particules, bref de phénomènes mécaniques et électriques comme nous l'avons montré précédemment. >> (blog N°1 rubrique N°15)

    La recherche de la réalité quantique des phénomènes physico-chimiques ne s'est pas officiellement poursuivie à partir de 1925 étant donné que l'ensemble de la physique a été entraînée par les philosophes, les mathématiciens et l’École de Copenhague dans une dérive de nature probabiliste et même virtuelle.

    355) C'est dans le transfert thermique par rayonnement (transfert radiatif) que la physique des particules se trouve particulièrement en ''porte à faux''. En effet, lorsque l'on parle de rayonnement, il est normalement question de phénomène ondulatoire, d'ondes et non de particules. Or pour la physique des particules le rayonnement électromagnétique est décrit de manière corpusculaire et non ondulatoire. Il s'agit d'une propagation de photons (boson vecteur de l'interaction électromagnétique) contenus dans la lumière. Au pire, on a le droit de considérer que ce rayonnement se manifeste sous la forme d'un champ électrique couplé à un champ magnétique. Le transfert radiatif tombe alors dans le domaine d'étude de la physique mathématique décrivant l'interaction du rayonnement électromagnétique et de la matière.

    Pour la physique des particules, puisque la matière n'est pas faite d'ondes et que la substance de l'espace n'existe pas, les études de transfert thermique par rayonnement se font par analogie avec les phénomènes macroscopiques connus comme : transports balistiques, régimes de diffusion, cinétique des gaz, mécanique des fluides, formalisme électromagnétique, etc. Il est alors nécessaire, pour modéliser correctement les transferts radiatifs, de choisir les concepts, les méthodes, les théories, les formules, les fonctions, les équations, les mieux adaptés au contexte. Les variables se nomment : luminance, flux radiatif, densité d’énergie, pression de radiation, longueur d’absorption, longueur de diffusion, etc. Il est regrettable que la configuration de l'atome et les bases de la physique quantique soient tenues à l'écart des phénomènes de transmission de la chaleur.

    36) Rôle de l'atome, sa chaleur et sa structure

    C'est précisément au centre de l'atome, au cœur de la matière qu'il faut descendre pour trouver la chaleur minimum et l'énergie maximum, car nous le savons, c'est le noyau de l'atome qui recèle le secret de la nature physique (de la structure) de cet atome, tandis que ses relations chimiques et énergétiques sont le propre de sa configuration électronique. Pour notre thermodynamique, les transferts radiatifs sont réalisés par les électrons qui assurent, par les rayonnements reçus et émis, les échanges de chaleur et les informations nécessaires à cette transmission. Mais les changements d'état correspondant de la matière, la capacité du matériau à accumuler ou rendre de l'énergie sous forme thermique (chaleur spécifique ou capacité thermique massique), sa température, son entropie, son état d'équilibre, tout cela doit être attribué au noyau de chaque atome du matériau.

    Nous avons étudié ''l’Énergie et la chaleur dans l'atome'' dans la rubriques N°10, '' le laser atomique et L'atome froid'' dans la rubrique N°11, mais il est aussi important de relire la rubrique N°13 ''L'énergie de liaison du noyau atomique''. Cela vous permettra de comprendre la vision de la physique des ondes qui concerne cette énergie considérable existant dans la matière ainsi que l'énorme entropie (dégradation physique) qu’entraîne l'usage inconsidéré que l'homme fait des matières appartenant à la terre et qu'il se croit autorisé à s’approprier et à dilapider. Dans les prochaines rubriques, c'est à ces derniers problèmes que nous allons nous intéresser.

    4) CONCLUSION PROVISOIRE

    Dans cette rubrique N°20, nous avons considéré que les bases de la bio-économie sont du domaine de la physique (structure et énergie) avant d'être le propre des relations et des besoins humains. L’Homme est obligé de s'adapter aux lois et aux contingences de la nature et de la vie s'il veut tirer le meilleur parti des biens mis à sa disposition. Ses entreprises ne peuvent être pérennes si l'homme ignore la physique et si son activité va à l'encontre de la nature et de la vie. C'est pourquoi nous avons insisté sur le concept de thermodynamique car, étudiant la chaleur l'énergie et le mouvement, cette partie essentielle de la physique concerne particulièrement les besoins de l'homme dans son écosystème.

    Dans la prochaine rubrique N°21, nous laisserons de côté l'étude des matériaux existant dans l'écosystème que nous pouvons exploiter à notre profit, l'étude des êtres vivants que nous avons ou pourrions domestiquer pour notre alimentation, l'étude des droits et devoirs de l'homme dans notre écosystème, le propre avenir de notre espèce humaine. Nous étudierons les diverses sources d'énergie qui sont à notre disposition, les formes sous lesquelles elles se présentent, leurs caractéristiques d'emploi, les usages, que nous pouvons et devrions en faire, actuellement et dans notre avenir.