L’état solide
1. Uétat solide n’est pas uniforme
L’état d’un milieu solide dépend de son histoire, ce qui n’est pas le cas pour un gaz ou
un liquide qui adoptent - à notre échelle de temps - instantanément la forme du contenant. L’ordre d’un milieu solide dépend de la manière dont il a été obtenu à partir de la
phase liquide. La trempe, qui consiste à refroidir le liquide très rapidement, « fige » les
composants dans l’état désordonné où ils se trouvent dans la phase liquide (processus
diabatique, hors équilibre).
Au contraire, une solidification lente permet aux composants de migrer et d ’adopter
l’arrangement spatial de moindre énergie (processus adiabatique, réversible).
2. Différence entre trempe et solidification lente
Si nous abandonnons un liquide à une température T supérieure à la température de
fusion/solidification
(figure suivante), la température baisse en fonction du temps.
Quand T =
l’équilibre solide/liquide est atteint, le solide se forme à T fixe, puis le
solide se refroidit (courbe en pointillés).
Si à
nous abaissons très rapidement la température jusqu’à
le système
subit une trempe et devient solide sans avoir le temps de s’équilibrer. Le solide désordonné obtenu refroidit alors lentement (courbe en trait plein).
D
Exercice 6.6
3. La dilatation des solides
Les gaz et les liquides se dilatent avec une élévation de température. Dans le cas des
solides, cette propriété est très importante à cause des déformations qu’elle entraîne
dans les constructions, les rails et l’ensemble des pièces métalliques.
T J
O
c
U
û
kD
O
rs]
CT
>C L
O
U
M Le coefficient de dilatation thermique
Dans un domaine limité de température, autour de la température ambiante, les dilatations d’un milieu isotrope de volume V ou de longueur L sont de la forme :
et
AL=a^L^AT
( 1)
(2)
Vq est mesuré en mètres cubes, en mètres, AT en kelvins, P et a sont les coefficients
de dilatation volumique et linéaire, respectivement, mesurés en K“'.
Si nous prenons un cube d’arête L,
Nous avons AV = (L^ + ALY ~ ?>L^AL,
d’où nous tirons P^, = {\IAT){\IL^){3L^AL) = 3a^.
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1. Uétat solide n’est pas uniforme
L’état d’un milieu solide dépend de son histoire, ce qui n’est pas le cas pour un gaz ou
un liquide qui adoptent - à notre échelle de temps - instantanément la forme du contenant. L’ordre d’un milieu solide dépend de la manière dont il a été obtenu à partir de la
phase liquide. La trempe, qui consiste à refroidir le liquide très rapidement, « fige » les
composants dans l’état désordonné où ils se trouvent dans la phase liquide (processus
diabatique, hors équilibre).
Au contraire, une solidification lente permet aux composants de migrer et d ’adopter
l’arrangement spatial de moindre énergie (processus adiabatique, réversible).
2. Différence entre trempe et solidification lente
Si nous abandonnons un liquide à une température T supérieure à la température de
fusion/solidification
(figure suivante), la température baisse en fonction du temps.
Quand T =
l’équilibre solide/liquide est atteint, le solide se forme à T fixe, puis le
solide se refroidit (courbe en pointillés).
Si à
nous abaissons très rapidement la température jusqu’à
le système
subit une trempe et devient solide sans avoir le temps de s’équilibrer. Le solide désordonné obtenu refroidit alors lentement (courbe en trait plein).
D
Exercice 6.6
3. La dilatation des solides
Les gaz et les liquides se dilatent avec une élévation de température. Dans le cas des
solides, cette propriété est très importante à cause des déformations qu’elle entraîne
dans les constructions, les rails et l’ensemble des pièces métalliques.
T J
O
c
U
û
kD
O
rs]
CT
>C L
O
U
M Le coefficient de dilatation thermique
Dans un domaine limité de température, autour de la température ambiante, les dilatations d’un milieu isotrope de volume V ou de longueur L sont de la forme :
et
AL=a^L^AT
( 1)
(2)
Vq est mesuré en mètres cubes, en mètres, AT en kelvins, P et a sont les coefficients
de dilatation volumique et linéaire, respectivement, mesurés en K“'.
Si nous prenons un cube d’arête L,
Nous avons AV = (L^ + ALY ~ ?>L^AL,
d’où nous tirons P^, = {\IAT){\IL^){3L^AL) = 3a^.
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