État de la matière
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Il existe communément trois états de la matière :
| Sommaire |
Définition thermodynamique
Les états de la matière se définissent fondamentalement d'un point de vue thermodynamique et correspondent à des niveaux d'agitation moléculaire. Le diagramme de phase représente les conditions de température et de pression pour passer d'un état à un autre. Lorsqu'un corps pur se retrouve dans les conditions, mesurées par le couple température-pression, qui ne correspondent à aucun point de l'une des courbes solide-liquide, liquide-gaz ou solide-gaz, alors ce corps est dans un état (solide, liquide ou gazeux) tel que la variation d'enthalpie entraîne directement une variation de température. En revanche, si le couple température-pression correspond à un point de l'une des courbes de changement de phase, la variation d'enthalpie n'entraîne pas de variation de température, c'est-à-dire que les changements de phase se font à température constante. Dans ce cas, un apport d'énergie provoqué par une variation positive d'enthalpie est convertie en chaleur latente, et une variation négative libère cette chaleur latente.
Définition physique
En physique, un état de la matière correspond à un certain degré de cohérence de la matière (densité, structure cristalline, indice de réfraction ...) qui se traduit par des comportements définis par les lois de la physique (malléabilité, ductilité, écoulement des fluides, loi des gaz parfaits ...). Mais les comportements de la matière ne sont pas toujours uniformes au sein d'un même état. Ainsi existe-t-il des états intermédiaires où l'on observe un solide se comporter comme un fluide (matière pulvérulante ou granuleuse) ou au contraire un liquide avoir certaines propriétés propres aux solides (émulsions).
Il existe par ailleurs des états exotiques de la matière tel que le plasma, le condensat de Bose-Einstein ou encore le condensat de Fermi qui nous sont moins familliers.
Définition générale
Bien que le concept de phase soit simple, il est difficile de le définir précisément. Une bonne définition de la phase d'un système est « une région de l'espace des paramètres thermodynamiques du système dans lequel l'énergie libre est une fonction analytique ». Ceci signifie que deux états d'un système sont dans la même phase s'il existe une transformation physique passant de l'un à l'autre sans qu'il y ait de changements abruptes dans les propriétés thermodynamiques.
Toutes les propriétés thermodyamiques d'un système — l'entropie, la capacité thermique, la magnétisation, la compressibilité... — peuvent étre exprimées en fonction de l'énergie libre et de ses dérivées. Par exemple, l'entropie peut s'exprimer simplement en fonction de la dérivée première de l'énergie libre par la température.
Voir aussi
- État de la matière
- Phase
- Diagramme de phase
- Changement d'état (transition de phase)