CHAPITRE 21 – SYSTÈME THERMODYNAMIQUE À L’ÉQUILIBRE
b) Aspect microscopique
La matière est constituée de particules microscopiques qui peuvent être des atomes (cas des
gaz rares tels que le néon Ne, des métaux), des molécules (cas du diazote N 2 , de l’eau H 2 O)
ou des ions (cas d’un sel comme le chlorure de sodium NaCl). À l’échelle de ces particules,
appelée échelle microscopique, les états solide, liquide et gaz se différencient par leur structure (voir figure 21.1).
Dans un solide les particules occupent des positions d’équilibre bien définies et régulièrement
disposées dans l’espace. Le solide présente un ordre moléculaire à longue portée.
Dans un liquide les particules occupent des positions aléatoires. La distance moyenne entre
particules est, comme dans le solide, de l’ordre de la taille des particules. Il existe un ordre
moléculaire à courte portée seulement.
Dans un gaz, la distance moyenne entre particules est bien plus grande que leur taille. Il n’y
a pas d’ordre moléculaire.
gaz
liquide
solide
Figure 21.1 – Aspect microscopique des états solide, liquide et gaz.
1.2 L’agitation thermique
Les particules microscopiques sont constamment en mouvement, même lorsque la matière est
immobile à l’échelle macroscopique. On parle d’agitation thermique à cause du caractère
désordonné de ces mouvements.
Le physicien français Jean Perrin, au début du XX ème siècle, mit le premier en évidence l’agitation thermique en étudiant le mouvement brownien, mouvement de particules de taille de
l’ordre de 1 μm en suspension dans un liquide. Ces particules ont des trajectoires constituées
de segments de droite successifs dont les directions et les longueurs sont aléatoires (voir figure
21.2). Les changements continuels de direction sont dus aux chocs de la particule brownienne
avec les molécules du liquide qui sont en mouvement d’agitation thermique.
Figure 21.2 – Simulation d’une trajectoire brownienne.
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b) Aspect microscopique
La matière est constituée de particules microscopiques qui peuvent être des atomes (cas des
gaz rares tels que le néon Ne, des métaux), des molécules (cas du diazote N 2 , de l’eau H 2 O)
ou des ions (cas d’un sel comme le chlorure de sodium NaCl). À l’échelle de ces particules,
appelée échelle microscopique, les états solide, liquide et gaz se différencient par leur structure (voir figure 21.1).
Dans un solide les particules occupent des positions d’équilibre bien définies et régulièrement
disposées dans l’espace. Le solide présente un ordre moléculaire à longue portée.
Dans un liquide les particules occupent des positions aléatoires. La distance moyenne entre
particules est, comme dans le solide, de l’ordre de la taille des particules. Il existe un ordre
moléculaire à courte portée seulement.
Dans un gaz, la distance moyenne entre particules est bien plus grande que leur taille. Il n’y
a pas d’ordre moléculaire.
gaz
liquide
solide
Figure 21.1 – Aspect microscopique des états solide, liquide et gaz.
1.2 L’agitation thermique
Les particules microscopiques sont constamment en mouvement, même lorsque la matière est
immobile à l’échelle macroscopique. On parle d’agitation thermique à cause du caractère
désordonné de ces mouvements.
Le physicien français Jean Perrin, au début du XX ème siècle, mit le premier en évidence l’agitation thermique en étudiant le mouvement brownien, mouvement de particules de taille de
l’ordre de 1 μm en suspension dans un liquide. Ces particules ont des trajectoires constituées
de segments de droite successifs dont les directions et les longueurs sont aléatoires (voir figure
21.2). Les changements continuels de direction sont dus aux chocs de la particule brownienne
avec les molécules du liquide qui sont en mouvement d’agitation thermique.
Figure 21.2 – Simulation d’une trajectoire brownienne.
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