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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 3 — #11
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LES ÉTATS DE LA MATIÈRE
• la distance a caractéristique d’une molécule ;
• la distance moyenne d entre deux molécules.
Si d a, on rencontre des molécules à l’état gazeux, tandis que si d ≈ a on rencontre des
molécules à l’état liquide (les molécules sont alors en contact). Il existe différentes situations d’ordre entre état solide cristallisé (ordre de position et d’orientation) et état fluide
(désordre de position et d’orientation). On observe ainsi l’existence de cristaux plastiques
pour lesquels il existe un ordre de position mais un désordre d’orientation (les molécules
tournent sur elles-mêmes). Il s’agit d’une phase intermédiaire entre le solide et le liquide. On
observe aussi l’existence de cristaux liquides pour lesquels il existe un ordre d’orientation,
mais une mobilité possible des molécules (absence d’ordre de position).
1.3 Propriétés des gaz
Un gaz est une substance fluide qui occupe uniformément tout contenant.
Définition
Un gaz se compresse facilement et se mélange complètement avec tous les autres gaz. Une
des propriétés les plus évidentes de cet état physique (et de l’état fluide de façon générale)
est la suivante : un gaz exerce une pression sur son environnement.
Caractère moléculaire des gaz, modèle cinétique
Les propriétés caractéristiques des gaz permettent de construire un modèle du gaz à l’échelle
moléculaire :
• un gaz se dilate pour immédiatement occuper tout contenant : les interactions entre molécules sont a priori de faible intensité, et la vitesse de déplacement des molécules est
importante.
• un gaz est facilement compressible : il existe un grand espace entre molécules de gaz (on
observe bien d a avec a la distance a caractéristique d’une molécule et d la distance
moyenne entre deux molécules).
Le modèle prenant en considération ces propriétés est le modèle cinétique. Il décrit le gaz
comme un ensemble de molécules éloignées se déplaçant sans cesse de façon aléatoire. La
température du gaz est liée à la vitesse moyenne des molécules du gaz. Plus la température
est élevée, plus les molécules du gaz s’agitent à vitesse importante.
Pression d’un gaz
La pression p est le rapport de la force F exercée par le gaz à la surface s sur laquelle elle
s’exerce :
p =
F
s
.
La pression exercée par un gaz sur une surface provient des collisions de ses molécules
avec la surface. La pression exercée par l’atmosphère est mesurée par un baromètre. La
pression à l’intérieur d’une enceinte est mesurée par un manomètre. L’unité du système
international (S.I.) pour la pression est le pascal (Pa) : 1 Pa = 1 kg·m −1 ·s −2 . Il est parfois
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LES ÉTATS DE LA MATIÈRE
• la distance a caractéristique d’une molécule ;
• la distance moyenne d entre deux molécules.
Si d a, on rencontre des molécules à l’état gazeux, tandis que si d ≈ a on rencontre des
molécules à l’état liquide (les molécules sont alors en contact). Il existe différentes situations d’ordre entre état solide cristallisé (ordre de position et d’orientation) et état fluide
(désordre de position et d’orientation). On observe ainsi l’existence de cristaux plastiques
pour lesquels il existe un ordre de position mais un désordre d’orientation (les molécules
tournent sur elles-mêmes). Il s’agit d’une phase intermédiaire entre le solide et le liquide. On
observe aussi l’existence de cristaux liquides pour lesquels il existe un ordre d’orientation,
mais une mobilité possible des molécules (absence d’ordre de position).
1.3 Propriétés des gaz
Un gaz est une substance fluide qui occupe uniformément tout contenant.
Définition
Un gaz se compresse facilement et se mélange complètement avec tous les autres gaz. Une
des propriétés les plus évidentes de cet état physique (et de l’état fluide de façon générale)
est la suivante : un gaz exerce une pression sur son environnement.
Caractère moléculaire des gaz, modèle cinétique
Les propriétés caractéristiques des gaz permettent de construire un modèle du gaz à l’échelle
moléculaire :
• un gaz se dilate pour immédiatement occuper tout contenant : les interactions entre molécules sont a priori de faible intensité, et la vitesse de déplacement des molécules est
importante.
• un gaz est facilement compressible : il existe un grand espace entre molécules de gaz (on
observe bien d a avec a la distance a caractéristique d’une molécule et d la distance
moyenne entre deux molécules).
Le modèle prenant en considération ces propriétés est le modèle cinétique. Il décrit le gaz
comme un ensemble de molécules éloignées se déplaçant sans cesse de façon aléatoire. La
température du gaz est liée à la vitesse moyenne des molécules du gaz. Plus la température
est élevée, plus les molécules du gaz s’agitent à vitesse importante.
Pression d’un gaz
La pression p est le rapport de la force F exercée par le gaz à la surface s sur laquelle elle
s’exerce :
p =
F
s
.
La pression exercée par un gaz sur une surface provient des collisions de ses molécules
avec la surface. La pression exercée par l’atmosphère est mesurée par un baromètre. La
pression à l’intérieur d’une enceinte est mesurée par un manomètre. L’unité du système
international (S.I.) pour la pression est le pascal (Pa) : 1 Pa = 1 kg·m −1 ·s −2 . Il est parfois
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