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État de la matière



État de la matière : encyclopédie physique

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En physique, un état de la matière correspond à un certain degré de cohérence de la matière (densité, structure cristalline, indice de réfraction…) qui se traduit par des comportements définis par les lois de la physique (malléabilité, ductilité, viscosité, loi des gaz parfaits, etc.).

Les différents états de la matière[modifier | modifier le code]

Les trois √©tats les plus classiques de la mati√®re sont :

  • l'√©tat gazeux ;
  • l'√©tat liquide ;
  • l'√©tat solide ;

Cette classification est cependant incompl√®te. On peut y ajouter diff√©rents √©tats plus exotiques :

  • l'√©tat plasma (gaz ionis√©) ;
  • l'√©tat supercritique (indistinction liquide-gaz obtenu par augmentation de la pression) ;
  • l'√©tat m√©somorphe des cristaux liquides, interm√©diaire entre liquide et solide ;
  • le condensat de Bose-Einstein (condensation de bosons dans le niveau de plus basse √©nergie), par exemple : le superfluide ou le condensat de rubidium (voir refroidissement d'atomes par laser) ;
  • l'√©tat supersolide dont l'existence est controvers√©e.

Mais les comportements de la mati√®re ne sont pas toujours uniformes au sein d'un m√™me √©tat. Ainsi existe-t-il des √©tats interm√©diaires o√Ļ l'on observe un solide se comporter comme un fluide (mati√®re pulv√©rulente ou granuleuse) ou au contraire un liquide avoir certaines propri√©t√©s propres aux solides. Ces comportements peuvent √™tre issus de m√©langes plus ou moins intimes entre plusieurs phases, appel√©s √©tats polyphasiques (√©mulsions...).

On peut aussi rencontrer la mati√®re dans un √©tat hors √©quilibre thermodynamique ; les propri√©t√©s du mat√©riau d√©pendent alors du temps, car le mat√©riau se relaxe, sans jamais atteindre l'√©quilibre thermodynamique. Tout mat√©riau spatialement h√©t√©rog√®ne va rentrer dans cette d√©finition dans la mesure o√Ļ ces h√©t√©rog√©n√©it√©s spatiales vont se traduire par des contraintes internes impliquant ainsi un √©tat non stable thermodynamiquement. N√©anmoins, les temps de relaxation de tels syst√®mes peuvent atteindre des dur√©es tellement longues qu'ils sont inobservables exp√©rimentalement (allant jusqu'√† plusieurs dizaines de milliers d'ann√©es).

Parmi ces mat√©riaux on trouve de nombreux syst√®mes de la mati√®re molle, ni solide, ni liquide tels que les verres, les gels ou bien les p√Ętes. Il n'est plus alors possible de parler de diagramme de phases (faisant r√©f√©rence √† un √©tat de la mati√®re thermodynamiquement stable), le terme employ√© alors √©tant celui de diagramme d'√©tat. Des diagrammes d'√©tat unifiant les comportements des syst√®mes encombr√©s ont √©t√© √©tablis pour de nombreux syst√®mes avec des interactions de type r√©pulsif (granulaire, verres avec interaction de type volume exclu‚Ķ) par Liu et Nagel en 1998, ainsi que pour les syst√®mes avec interaction de type attractif par Trappe, Prasad, Cipelletti, Segre, et Weitz, en 2001.

Article connexe : Phase (thermodynamique).

√Čtats classiques de la mati√®re[modifier | modifier le code]

√Čtat solide[modifier | modifier le code]

Article d√©taill√© : √Čtat solide.

√Ä l'√©chelle macroscopique, un solide :

  • poss√®de un volume propre (il est tr√®s difficilement compressible ; son volume ne d√©pend quasiment que de la temp√©rature par effet de dilatation thermique, g√©n√©ralement faible) ;
  • poss√®de une forme propre (mais il peut se d√©former sous l'effet de contraintes, en fonction de son √©lasticit√© et de sa ductilit√©).

À l'état solide, les particules (atomes, molécules ou ions) sont liées les unes aux autres par des liaisons chimiques qui fixent leurs positions relatives.

√Čtat liquide[modifier | modifier le code]

Article d√©taill√© : Liquide.

√Ä l'√©chelle macroscopique, :

  • un liquide poss√®de un volume propre ;
  • il ne poss√®de pas de forme propre : il prend la forme du r√©cipient qui le contient ;
  • la surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale (dans un champ de pesanteur uniforme)

√Ä l'√©tat liquide, les particules sont faiblement li√©es  : contrairement √† l'√©tat solide, elles peuvent se d√©placer spontan√©ment les unes par rapport aux autres (d√©formabilit√©) mais, contrairement √† l'√©tat gazeux, elles ne sont pas ind√©pendantes (incompressibilit√©). On peut √©galement dire que leur √©nergie thermique est suffisante pour leur permettre de se d√©placer mais pas de s'√©chapper...

L'état liquide est un état fluide, c'est-à-dire parfaitement déformable.

√Čtat gazeux[modifier | modifier le code]

Article d√©taill√© : Gaz.

√Ä l'√©chelle macroscopique, :

  • un gaz ne poss√®de ni forme propre, ni volume propre ;
  • il tend √† occuper tout le volume disponible.

À l’état gazeux, les particules sont très faiblement liées, quasiment indépendantes (on les considère indépendantes dans le modèle des gaz parfaits, qui décrit bien le comportement des gaz basse pression).

Comme l'état liquide, l'état gazeux est un état fluide.

Un corps à l'état gazeux n'est constitué que d'atomes et de molécules. Un gaz ionisé est appelé plasma.

Changements d'état de la matière[modifier | modifier le code]

Articles d√©taill√©s : Changement d'√©tat et Transition de phase.
Principaux changements d'état de la matière

Le passage d'un état de la matière à un autre est appelé changement d'état. Ce changement se fait sous l'effet d'une modification du volume, de la température et/ou de la pression.










Voir aussi[modifier | modifier le code]

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  • Quatre √©l√©ments


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