!. Systèmes à N corps. Approche thermodynamique
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Cette dernière équation où a et b sont des caractéristiques du gaz considéré est
connue sous le nom d'équation d'état de van-der-Waals. Elle recouvre avec une
bonne précision de nombreux cas réels.
-Liquides
Lorsque la matière est sous sa forme liquide, les particules continuent de posséder
des mouvements désordonnés conférant ainsi un caractère isotrope à toutes les
propriétés du liquide, mais les molécules cohabitent toutes dans le « covolume »,
rendant un tel système quasiment incompressible. Bien qu'aucune particule ne
soit rigidement liée aux autres, la proximité des molécules introduit entre elles des
forces d'interaction qui peuvent partiellement s'opposer à leur mouvement relatif.
Il en découle que les fluides liquides réels seront caractérisés par une certaine viscosité.
- Solides
Dans la phase solide, les effets quantiques prédominent et modifient l'interaction
électrique de façon telle que chaque atome « propose » des liaisons rigides avec
ses premiers voisins dans des directions particulières de l'espace. Il en résulte la
plupart du temps un arrangement périodique des molécules conduisant à une
« structure cristallographique » et conférant aux solides des propriétés anisotropes. La matière solide existe rarement sous forme «amorphe» (c'est-à-dire sans
ordre à longue distance) et apparaît sous forme cristalline. Fréquemment, elle est
constituée de cristallites relativement petites (quelques µm 3 ) appelées « grains
cristallins », reliés entre eux par des parois appelées «joints de grains ». Il est
parfois possible que certains grains possèdent des volumes de quelques cm 3 : on
parle alors de monocristaux (diamant, quartz, etc.)
Comme pour la phase liquide, les solides sont élastiques et peuvent être déformés
sous l'effet de contraintes externes. Cependant, cette déformation élastique est
suffisamment faible pour qu'on puisse la négliger dans la plupart des cas pratiques. Ainsi, les solides sont-ils considérés en première approximation comme
« indéformables » et « incompressibles ».
4.3. Les capacités calorifiques
On appelle «capacité calorifique » d'un système le rapport C = ôQ / dT où ôQ est
la quantité de chaleur qu'il faut fournir au système pour augmenter sa température
dedT:
C=ôQ
dt
(1)
Le calcul ou la mesure de cette quantité dépendent des conditions expérimentales
dans lesquelles l'échange d'énergie calorifique se fait. Pour le montrer, considérons un système fermé quelconque (gaz, liquide ou solide) ne pouvant échanger
que de l'énergie calorifique et du volume avec l'extérieur. Puisqu'aucune grandeur extensive X (masse, nombre de particules charge électrique, etc.) ne peut être
échangée, son énergie interne ne varie que si la température et le volume du système varient. Ainsi
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Cette dernière équation où a et b sont des caractéristiques du gaz considéré est
connue sous le nom d'équation d'état de van-der-Waals. Elle recouvre avec une
bonne précision de nombreux cas réels.
-Liquides
Lorsque la matière est sous sa forme liquide, les particules continuent de posséder
des mouvements désordonnés conférant ainsi un caractère isotrope à toutes les
propriétés du liquide, mais les molécules cohabitent toutes dans le « covolume »,
rendant un tel système quasiment incompressible. Bien qu'aucune particule ne
soit rigidement liée aux autres, la proximité des molécules introduit entre elles des
forces d'interaction qui peuvent partiellement s'opposer à leur mouvement relatif.
Il en découle que les fluides liquides réels seront caractérisés par une certaine viscosité.
- Solides
Dans la phase solide, les effets quantiques prédominent et modifient l'interaction
électrique de façon telle que chaque atome « propose » des liaisons rigides avec
ses premiers voisins dans des directions particulières de l'espace. Il en résulte la
plupart du temps un arrangement périodique des molécules conduisant à une
« structure cristallographique » et conférant aux solides des propriétés anisotropes. La matière solide existe rarement sous forme «amorphe» (c'est-à-dire sans
ordre à longue distance) et apparaît sous forme cristalline. Fréquemment, elle est
constituée de cristallites relativement petites (quelques µm 3 ) appelées « grains
cristallins », reliés entre eux par des parois appelées «joints de grains ». Il est
parfois possible que certains grains possèdent des volumes de quelques cm 3 : on
parle alors de monocristaux (diamant, quartz, etc.)
Comme pour la phase liquide, les solides sont élastiques et peuvent être déformés
sous l'effet de contraintes externes. Cependant, cette déformation élastique est
suffisamment faible pour qu'on puisse la négliger dans la plupart des cas pratiques. Ainsi, les solides sont-ils considérés en première approximation comme
« indéformables » et « incompressibles ».
4.3. Les capacités calorifiques
On appelle «capacité calorifique » d'un système le rapport C = ôQ / dT où ôQ est
la quantité de chaleur qu'il faut fournir au système pour augmenter sa température
dedT:
C=ôQ
dt
(1)
Le calcul ou la mesure de cette quantité dépendent des conditions expérimentales
dans lesquelles l'échange d'énergie calorifique se fait. Pour le montrer, considérons un système fermé quelconque (gaz, liquide ou solide) ne pouvant échanger
que de l'énergie calorifique et du volume avec l'extérieur. Puisqu'aucune grandeur extensive X (masse, nombre de particules charge électrique, etc.) ne peut être
échangée, son énergie interne ne varie que si la température et le volume du système varient. Ainsi