Pourquoi la compression d’un gaz augmente-t-elle souvent la température, tout en permettant au volume d’augmenter conduit souvent au refroidissement? Cette simulation montre le processus, en regardant un seul atome dans un cylindre. Tout d’abord, rappelez-vous que la température est directement liée à l’énergie cinétique - si les atomes se déplacent plus vite, en moyenne, alors la température a augmenté, et si les atomes se déplacent plus lentement, la température a diminué.

Considérez le cylindre 2, qui a un volume fixe. L’atome entre en collision élastique avec le fond du piston. Cela inverse la direction de la vitesse de l’atome, mais ne change pas l’énergie cinétique de l’atome, de sorte que la température ne change pas.

Dans le cylindre 1, l’atome entre en collision élastique avec le fond du piston, mais le piston se déplace vers le bas. Cela inverse la direction de la vitesse de l’atome et augmente la vitesse de l’atome, de sorte que la température augmente. Nous modélisons la collision comme une collision élastique entre un objet de grande masse (le piston) et un objet de petite masse (l’atome). La collision n’a essentiellement aucun impact sur le piston, et la vitesse relative entre le piston et l’atome reste la même avant et après (parce que la collision est élastique). Cela a pour effet d’augmenter la vitesse de l’atome de deux fois la vitesse du piston.

Dans le cylindre 3, l’atome entre en collision élastique avec le fond du piston, mais le piston se déplace vers le haut. Cela inverse la direction de la vitesse de l’atome et diminue la vitesse de l’atome, de sorte que la température diminue. Encore une fois, cette collision n’a essentiellement aucun impact sur le piston, et la vitesse relative entre le piston et l’atome reste la même avant et après. Cela a pour effet de diminuer la vitesse de l’atome de deux fois la vitesse du piston.