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En sciences physiques, une phase est un milieu dans lequel les paramètres varient de manière continue ; cela inclut notamment la composition chimique et la densité, etc. De fait, un corps pur dans un état (solide, liquide ou gazeux) donné constitue en général une seule phase.

État de la matière

Voici une liste des principaux états de la matière :

  • l'état gazeux : le corps pur diffuse dans tout l'espace qui lui est offert. Les molécules soumises à l'agitation thermique, se déplacent suivant des mouvements complètement chaotiques.
  • l'état liquide : un liquide, bien plus denses et bien moins compressibles, se différencie du gaz par ordre de grandeur des forces d'attraction entre les molécules. Les interactions moléculaires sont suffisantes pour empêcher le liquide de diffuser comme un gaz. Aussi, le liquide occupe-t-il un volume rend un et il existe des forces « capillaires » au voisinage de sa surface libre.
  • l'état solide : nous envisagerons ici le solide cristallin plus facile à appréhender. Les particules, régulièrement distribués dans le cristal, sont fortement liées entre elles ce qui assure la cohésion de l'édifice. L'état solide représente donc l'État le plus ordonné de la matière. L'état de solide amorphe se caractérise lui aussi par la grande cohésion des molécules entre elles.

Il existe aussi des états plus exotiques, mais nous n'approfondirons pas leur existence. Quelques exemples :

  • l'état superfluide (liquide sans aucune viscosité obtenu par diminution de la température)
  • l'état supercritique (équilibre liquide-gaz obtenu par augmentation de la pression)
  • l'état plasma (ionisation d'un gaz par augmentation de la température)
  • le condensat de Bose-Einstein (solidification par agrégation de bosons, obtenu par refroidissement extrême) ;

Changement d'état

Le corps pur et susceptible de changer l'état la suite de transformations que nous allons étudier :

Diagramme d'équilibre et formule Clapeyron

La figure représente, pour un corps pur quelconque, l'allure des diagrammes d'équilibre.

Quelques remarques :

  • En réalité, la courbe de fusion est pratiquement verticale. En effet un équilibre entre les faces condensées ne dépend pratiquement pas de la pression.
  • Les domaines de stabilité des phases sont attribués d'après la loi de modération.
  • Lorsque la pression diminue, on se rapproche de l'État gaz.
  • Lorsque la pression suffisamment forte pour être dans un état condensé, c'est surtout la température qui va déterminer l'état. Plus la température va augmenter plus l'état liquide sera favorisée.

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samedi, juin 24, 2017