A.2
La relaxation structurale
et la transition vitreuse
L’état liquide est l’état intermédiaire entre l’état gazeux et l’état solide.
Dans un gaz, les particules (atomes, molécules, ions ou électrons) sont
éloignées les unes des autres. Leurs trajectoires, aux directions aléatoires, sont rectilignes. Leur énergie cinétique moyenne est proportionnelle à la température absolue. Dans un solide, les particules sont très
proches les unes des autres et les forces d’interaction sont si élevées que
l’énergie thermique n’engendre que des oscillations des particules autour
de leurs positions moyennes.
Dans un liquide, les distances entre particules sont comparables à
celles qu’on trouve dans les solides, mais l’énergie d’interaction n’est pas
suffisante pour empêcher que, de temps en temps, une particule ne parvienne, grâce à l’énergie thermique, à quitter son site initial en rompant
ses liaisons. Elle retrouve alors une autre position d’équilibre en reformant d’autres liaisons. Ce processus ne se conçoit que s’il existe des
trous ou lacunes dans le réseau qui peuvent accueillir les particules
qui viennent de quitter leur position d’équilibre, créant ainsi de nouveaux trous. La configuration d’un liquide peut donc, en première approximation, être définie par la proportion de trous que contient son réseau, collectivement appelés le volume libre du liquide. Si température et
pression ne varient pas, le volume libre est déterminé. Le liquide est en
équilibre « dynamique ». Les structures locales y sont en continuel réarrangement, les modifications dans une région étant compensées par les
modifications opposées dans une région voisine. L’état structural moyen
reste constant. Ces réarrangements moléculaires permanents sont responsables, en grande partie, de la fluidité du liquide. C’est en effet sur le
mécanisme de rupture et de création de liaisons que reposent les phénomènes de diffusion et d’écoulement visqueux.
On appelle relaxation structurale le réarrangement de l’état structural moyen d’un liquide à la suite d’une variation de température ou de
pression.
Si le liquide reçoit un apport de chaleur, il y a accroissement d’enthalpie, sa température s’élève. D’autre part sa configuration se modifie
La relaxation structurale
et la transition vitreuse
L’état liquide est l’état intermédiaire entre l’état gazeux et l’état solide.
Dans un gaz, les particules (atomes, molécules, ions ou électrons) sont
éloignées les unes des autres. Leurs trajectoires, aux directions aléatoires, sont rectilignes. Leur énergie cinétique moyenne est proportionnelle à la température absolue. Dans un solide, les particules sont très
proches les unes des autres et les forces d’interaction sont si élevées que
l’énergie thermique n’engendre que des oscillations des particules autour
de leurs positions moyennes.
Dans un liquide, les distances entre particules sont comparables à
celles qu’on trouve dans les solides, mais l’énergie d’interaction n’est pas
suffisante pour empêcher que, de temps en temps, une particule ne parvienne, grâce à l’énergie thermique, à quitter son site initial en rompant
ses liaisons. Elle retrouve alors une autre position d’équilibre en reformant d’autres liaisons. Ce processus ne se conçoit que s’il existe des
trous ou lacunes dans le réseau qui peuvent accueillir les particules
qui viennent de quitter leur position d’équilibre, créant ainsi de nouveaux trous. La configuration d’un liquide peut donc, en première approximation, être définie par la proportion de trous que contient son réseau, collectivement appelés le volume libre du liquide. Si température et
pression ne varient pas, le volume libre est déterminé. Le liquide est en
équilibre « dynamique ». Les structures locales y sont en continuel réarrangement, les modifications dans une région étant compensées par les
modifications opposées dans une région voisine. L’état structural moyen
reste constant. Ces réarrangements moléculaires permanents sont responsables, en grande partie, de la fluidité du liquide. C’est en effet sur le
mécanisme de rupture et de création de liaisons que reposent les phénomènes de diffusion et d’écoulement visqueux.
On appelle relaxation structurale le réarrangement de l’état structural moyen d’un liquide à la suite d’une variation de température ou de
pression.
Si le liquide reçoit un apport de chaleur, il y a accroissement d’enthalpie, sa température s’élève. D’autre part sa configuration se modifie