Chapitre 3
Équilibres diphasés du corps pur
Ce chapitre nous permettra :
• d’utiliser et illustrer des notions introduites au chapitre précédent, en particulier
la grandeur potentiel chimique ;
• de nous préparer à l’étude des systèmes comportant plusieurs constituants.
1 Notion de phase
1.1 Introduction
Dans le langage usuel, le mot de phase décrit les trois états physiques de la matière :
solide, liquide et gazeux. En réalité, cette notion est plus riche et il faut proposer une
définition qui ne soit pas qu’une simple succession d’exemples.
Définition
Une phase est définie comme une région de l’espace où les grandeurs intensives
associées à cette région de l’espace varient de façon continue en fonction des
variables d’espace et à l’échelle mésoscopique.
Pour de nombreux systèmes, ces grandeurs intensives sont constantes (par exemple
une expérience dans un laboratoire). Le cas de l’atmosphère terrestre, qui constitue
une seule phase, illustre une phase où température et pression varient. Le caractère
discontinu de la matière, peu compatible avec une grandeur continue, conduit à préciser cette notion de continuité associée à une grandeur intensive évoquée précédemment. Si on étudie l’interface liquide/gaz d’un corps pur dans un champ de pesanteur,
la courbe donnant le logarithme de la masse volumique avec l’altitude z est représentée figure 3.1.
L’interface entre les deux phases se traduit par la variation d’au moins une grandeur
intensive sur des distances comparables aux distances intermoléculaires c’est-à-dire
très inférieures aux dimensions macroscopiques du système.
Équilibres diphasés du corps pur
Ce chapitre nous permettra :
• d’utiliser et illustrer des notions introduites au chapitre précédent, en particulier
la grandeur potentiel chimique ;
• de nous préparer à l’étude des systèmes comportant plusieurs constituants.
1 Notion de phase
1.1 Introduction
Dans le langage usuel, le mot de phase décrit les trois états physiques de la matière :
solide, liquide et gazeux. En réalité, cette notion est plus riche et il faut proposer une
définition qui ne soit pas qu’une simple succession d’exemples.
Définition
Une phase est définie comme une région de l’espace où les grandeurs intensives
associées à cette région de l’espace varient de façon continue en fonction des
variables d’espace et à l’échelle mésoscopique.
Pour de nombreux systèmes, ces grandeurs intensives sont constantes (par exemple
une expérience dans un laboratoire). Le cas de l’atmosphère terrestre, qui constitue
une seule phase, illustre une phase où température et pression varient. Le caractère
discontinu de la matière, peu compatible avec une grandeur continue, conduit à préciser cette notion de continuité associée à une grandeur intensive évoquée précédemment. Si on étudie l’interface liquide/gaz d’un corps pur dans un champ de pesanteur,
la courbe donnant le logarithme de la masse volumique avec l’altitude z est représentée figure 3.1.
L’interface entre les deux phases se traduit par la variation d’au moins une grandeur
intensive sur des distances comparables aux distances intermoléculaires c’est-à-dire
très inférieures aux dimensions macroscopiques du système.