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MATIÈRE (physique) État liquide

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3.   La structure des liquides à l'échelle moléculaire

•  La fonction de distribution de paire

La diffusion des rayonnements de courte longueur d'onde, rayons X ou neutrons, révèle que les liquides se caractérisent par un certain ordre à courte distance mais sont désordonnés à longue distance. Dans le cas d'un liquide formé de particules sphériques (atomes, molécules), la seule variable géométrique servant à décrire le système est la distance r entre les centres des particules. La structure du liquide est décrite par une fonction de distribution de paire g(r) qui permet de définir la probabilité de trouver une deuxième particule à une distance r de la première. Ainsi, si l'on prend comme origine le centre d'une particule et que l'on considère deux sphères de rayons r et r + dr centrées en ce point, le nombre moyen de particules ayant leur centre entre ces deux sphères est de : 

où N est le nombre moyen de particules contenu dans un volume V de liquide. Dans le cas de liquides dont les molécules ont une forme non sphérique, on doit, outre la distance r, considérer des variables angulaires définissant l'orientation relative des deux molécules. Il est cependant toujours possible de définir une fonction g(r) qui représente une moyenne sur toutes les orientations. Ainsi, dans tous les cas, la fonction de distribution de paire a la forme donnée par la figure 2. À grande distance, elle tend vers 1, ce qui signifie que le liquide est représenté par la densité moyenne de particules N/V. À très courte distance, g(r) est évidemment nulle, puis passe par un maximum très marqué pour une distance r0 qui représente la distance moyenne entre les centres de deux molécules voisines.

La fonction de distribution de paire est obtenue expérimentalement à partir de l'analyse de la variation angulaire de l'intensité de rayons X dif […]

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Autres références

« MATIÈRE, physique » est également traité dans :

MATIÈRE (physique)

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

Le mot « matière » cache sous sa généralité abstraite une origine concrète fort éclairante. En latin archaïque, materia appartient à la langue rustique et désigne la substance dont est fait le tronc de l'arbre, en tant qu'elle est productrice (de branches, de feuilles). L'élargissement successif des sens du mot, d'abord dans la langue… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - États de la matière

Écrit par :  Vincent FLEURY

D'Aristote à Réaumur, au xviiie siècle, la nature des solides ou des fluides a posé de grandes énigmes aux savants de jadis. Les découvertes de plus en plus fines de la science moderne sur l'organisation des molécules et des liaisons atomiques dans les matériaux ou dans les composés étudiés au laboratoire, comme dans les corps… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État solide

Écrit par :  Daniel CALÉCKI

La matière se présente principalement sous trois états simples : gazeux, liquide et solide. Ce qui distingue l'état solide des deux autres états est l'incapacité d'une masse solide à épouser la forme du récipient dans lequel on la place ; en revanche, un gaz s'empresse d'envahir tout le volume qu'on lui offre et un liquide prend la forme… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État gazeux

Écrit par :  Henri DUBOST, Jean-Marie FLAUD

L'état sous lequel se présente la matière, solide, liquide ou gazeux, dépend des conditions de température et de pression. Suivant l'usage généralement admis, on désigne par gaz tout corps existant dans cet état dans les conditions normales de température et de pression (P0 = 1 atm, T0 = 0 0C), et par vapeur la… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - Plasmas

Écrit par :  Patrick MORA

L'état plasma peut être considéré comme le quatrième état de la matière, obtenu, par exemple, en portant un gaz à très haute température (104 K ou plus). L'énergie d’agitation thermique des molécules et atomes constituant le gaz est alors suffisante pour que, lors de collisions entre ces particules, un électron puisse être arraché à… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - Transitions de phase

Écrit par :  Nino BOCCARA

Les premières transitions de phase observées ont été des changements d'état tels que la fusion de la glace ou la vaporisation de l'eau. Lors d'un changement d'état, le système, au sens de la thermodynamique, se présente comme la réunion de deux sous-systèmes homogènes possédant des propriétés distinctes. On appelle phase chacun de ces… Lire la suite
ANTIMATIÈRE

Écrit par :  Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD

Dans le chapitre "Théorie des antiparticules"  : …  Les mésons résultent de la liaison d'un quark et d'un antiquark. Dans cette description moderne, la *matière est constituée par trois « générations » de quarks et de leptons, le nombre trois a été établi par les expériences du C.E.R.N. (laboratoire européen de physique des particules), à Genève, comme le montre le tableau, tandis que l'antimatière… Lire la suite
ATOME

Écrit par :  José LEITE LOPES

L'atome est le terme ultime de la division de la *matière dans lequel les éléments chimiques conservent leur individualité. C'est la plus petite particule d'un élément qui existe à l'état libre ou combiné. On connaît 90 éléments naturels auxquels s'ajoutent le technétium (Tc, Z = 43), le… Lire la suite
ATOMIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Philippe BOUYER, Georges LÉVI

…  née des expériences effectuées à la fin du xixe siècle qui ont montré que la *matière était discontinue et formée d'atomes possédant une structure interne ; celle-ci étant à l'origine des raies observées dans les spectres d'émission et d'absorption du rayonnement par les différents éléments, l'objectif premier de la physique… Lire la suite
BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

Écrit par :  Elisabeth GIACOBINO

…  Institute of Technology (M.I.T.), ont réussi à produire, en 1995, un tel condensat, étrange *état de la matière, qui n'est ni solide ni liquide mais ressemblerait plutôt à un gaz pris en masse.  La condensation de Bose-Einstein est un phénomène purement quantique ; elle plonge ses racines dans un monde qui n'a rien d'intuitif. La… Lire la suite
CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

Dans le chapitre "L'hypothèse atomique"  : …  étoiles du ciel, faits chacun d'une substance étendue et continue : la pierre, le froment, le feu. *On soupçonne pourtant très vite que cette continuité de la matière pourrait être une pure apparence : si le grain en quantité se mesure comme un liquide, et si une foule coule comme un fleuve, ne se pourrait-il pas que les fluides apparemment les… Lire la suite
COSMOLOGIE

Écrit par :  Marc LACHIÈZE-REY

Dans le chapitre "La densité de l'Univers"  : …  La densité de *matière que contient l'Univers apparaît comme un paramètre crucial pour déterminer son évolution. Ce qui n'est pas surprenant car l'Univers évolue sous l'effet de sa propre masse : plus sa densité est élevée, plus il exerce d'attraction gravitationnelle sur lui-même et plus son expansion doit se ralentir. La matière se présente… Lire la suite
FLUIDE, physique

Écrit par :  Étienne GUYON

… *Les trois états physiques de la matière tels qu'on les enseigne à l'école primaire sont le solide, le liquide et le gaz. L'état fluide rassemble les deux derniers termes, en soulignant leur parenté. Encore faut-il savoir que l'on parle du nom plutôt que de l'adjectif : une huile très visqueuse est un fluide bien peu fluide ! De fait, c'est la… Lire la suite
FORME

Écrit par :  Jean PETITOT

Dans le chapitre "La disjonction transcendantale entre phénoménologie et physique"  : …  par le triomphe du mécanisme aux xviie et xviiie siècles. *Si la physique de la matière se réduit à une mécanique de points matériels en interaction, alors le concept de forme perd tout contenu ontologique. Cela est déjà manifeste chez un philosophe classique comme Hobbes. Cela se trouve thématisé sur un… Lire la suite
GÉOCENTRISME

Écrit par :  Jean-Pierre VERDET

Dans le chapitre "Le changement implique la matière"  : …  ne saurait suffire à fonder l'existence. Il faut lui adjoindre un second principe, la matière. La *matière sera le réceptacle indéterminé d'où procèdent les êtres concrets déterminés. Elle sera le sujet premier de chaque être, mais le sujet sans essence. Elle est, comme dit Aristote par la célèbre métaphore de l'airain et de la statue, l'informe… Lire la suite
MASSE, physique

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, Bernard PIRE

Dans le chapitre "Masse et pesanteur"  : …  Au *départ, la notion de masse vise à caractériser la « quantité de matière » contenue dans un objet physique. Cette grandeur se révèle d'abord à nos sens par l'intermédiaire du poids de l'objet : la force de pesanteur qu'exerce la Terre est de toute évidence d'autant plus grande que l'objet contient plus de matière. La pratique courante tend ainsi… Lire la suite
MATÉRIALISATION, physique

Écrit par :  Georges KAYAS

… *On appelle matérialisation toute transformation d'énergie en matière ; le seul processus connu de matérialisation est celui du photon d'énergie hν qui se convertit, au voisinage d'un noyau, en une paire électron-positron. Le phénomène ne peut avoir lieu dans le vide, où serait impossible la conservation du quadrivecteur énergie-impulsion… Lire la suite
MATIÈRE

Écrit par :  Jacques GUILLERME, Hélène VÉRIN

Dans le chapitre "Formes et forces ; la géométrie de l'invisible"  : …  Boscovich, un jésuite croate, est exprimée dans sa Theoria philosophiae naturalis de 1763. *Il suppose la matière universellement composée de « points séparés, parfaitement indivisibles, non étendus » ; faute d'impression externe, chacun d'entre eux – ils sont tous identiques – a une détermination inhérente soit à demeurer au repos, soit à… Lire la suite
MÉSOMORPHE ÉTAT

Écrit par :  Jacques SIMON

*L'état mésomorphe présente une organisation intermédiaire entre celle d'un solide monocristallin et celle d'un liquide. Les phases solides ont une périodicité tridimensionnelle stricte alors que, dans les liquides usuels, ni la direction des molécules ni la position de leur centre de gravité ne s'ordonnent. L… Lire la suite
MESURE - Étalons fondamentaux

Écrit par :  Pierre GIACOMO

Dans le chapitre "Quantité de matière"  : …  *Cette grandeur intéresse toute la chimie, ce qui donne une idée de son importance pratique et scientifique ; elle intervient aussi en physique. L'unité de quantité de matière est la mole (mol), « quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kg de carbone 12 » (C.R., 14e C… Lire la suite
MOLÉCULE

Écrit par :  André JULG

…  « insécables », qu'ils donnèrent à ces particules. Aujourd'hui, le mot atome a un autre sens. *En l'absence de connaissances précises sur la structure de la matière, la notion de molécule resta longtemps un concept purement spéculatif. La molécule elle-même, en tant qu'objet physique, fut même contestée au xixe siècle par… Lire la suite
NANOPARTICULES

Écrit par :  Pierre-Gilles DE GENNES, Madeleine VEYSSIÉ

Les nanoparticules sont de minuscules grains de *matière, dont la composition chimique et les caractéristiques physiques balaient tout l'éventail des matériaux solides. Du fait de leur taille très réduite et de l'importance des effets de surface qui en résultent, ces systèmes présentent des… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

Écrit par :  Maurice JACOB, Bernard PIRE

Les *physiciens poursuivent l'étude de la structure de la matière dans le but de trouver plus d'unité et de simplicité dans un monde qui nous frappe par sa diversité et son apparente complexité. N'est-il pas remarquable de pouvoir ramener la variété quasi infinie des objets qui nous entourent aux… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

Écrit par :  Jean-Eudes AUGUSTIN, Michel PATY, Bernard PIRE

Dans le chapitre "L'équation de Dirac et le positron"  : …  dépasse deux fois l'énergie de masse de l'électron. Il s'agit, en fait, d'une propriété générale de *la matière : à toute particule correspond une antiparticule avec laquelle elle peut s'annihiler. Notre compréhension actuelle des débuts de l'Univers repose sur la création simultanée de matière et d'antimatière à partir de l'énergie initiale, suivie… Lire la suite
PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

Écrit par :  Bernard PIRE

… la théorie des interactions nucléaires fortes, le plasma de quarks et gluons – nouvelle phase de la *matière, dans laquelle quarks et gluons ne sont pas regroupés en protons, neutrons et autres hadrons – aurait prévalu lorsque l'Univers était extraordinairement dense et chaud, moins d'une microseconde après l'explosion originelle selon la théorie du… Lire la suite
STRUCTURE DISSIPATIVE

Écrit par :  Isabelle STENGERS

… *Le terme « structure dissipative » a été créé, en 1969, par Ilya Prigogine pour souligner la signification des résultats auxquels lui-même et ses collaborateurs de l'école de Bruxelles venaient de parvenir : loin de l'équilibre thermodynamique, c'est-à-dire dans des systèmes traversés par des flux de matière et d'énergie, peuvent se produire des… Lire la suite
SYMÉTRIES, physique

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "Les symétries discrètes"  : …  trop faible pour valider le scénario proposé en 1967 par le physicien russe Andrei Sakharov. *Selon ce modèle, l'équilibre entre matière et antimatière qui aurait prévalu juste après le big bang aurait pu évoluer en une situation complètement asymétrique où l'antimatière aurait presque complètement disparu de l'Univers. De plus, ce scénario… Lire la suite
UNITÉS SYSTÈMES D'

Écrit par :  Gérard FOURNET

Dans le chapitre "Unités de base du système international (ou S.I.)"  : …  énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian (1979). Unité de quantité de *matière. La mole (mol) est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kg de carbone 12 (1971). On trouvera dans le tableau les noms et les symboles des préfixes servant à former les… Lire la suite
UNIVERS

Écrit par :  Jean AUDOUZE, James LEQUEUX

Dans le chapitre " La structure, l'origine et l'évolution de l'Univers"  : …  l'Univers, ou qui sont sensibles à cette évolution. De nombreux travaux ont, par exemple, essayé de *déterminer la masse spécifique actuelle des différents types de matière dans l'Univers. On peut, par exemple, mesurer l'abondance de certains isotopes (deutérium 2H, hélium 3He et 4He, lithium 7Li) que l'on… Lire la suite
VITREUX ÉTAT

Écrit par :  Jean FLAHAUT

*La matière, en dehors des états solide, liquide et gazeux, peut exister sous d'autres formes, telles que vitreuses ou mésomorphes, le verre ordinaire en étant un exemple. La définition de l'état vitreux n'est pas aisée ; elle peut être formulée de différents points de vue, en réalité complémentaires car, pris… Lire la suite

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Médias

Médias de cet article dans l'Encyclopædia Universalis :

États désordonnés de la matière Diagramme d'équilibre Liquides : coefficient de viscosité Tension superficielle Fonction de distribution de paire de l'argon solide Potentiels de paire Fonction de distribution de paire de l'argon solide

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