MATIÈRE (physique)État gazeux

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Absorption d'un milieu gazeux

Dans le cas d'un gaz sous faible pression, les interactions entre molécules sont faibles et on peut relier les propriétés d'absorption ou d'émission du gaz à celles de la molécule isolée.

Du fait du principe de la conservation de l'énergie, l'énergie perdue (absorption) ou gagnée (émission) par le rayonnement se retrouve sous la forme d'énergie gagnée ou perdue par les molécules. Cet effet se traduit essentiellement par l'échange d'un photon d'énergie hν entre la molécule et le rayonnement :

où E2 et E1 sont deux niveaux d'énergie de la molécule ou de l'atome et ν et v̄ sont respectivement la fréquence et le nombre d'ondes de la transition. Suivant que la transition s'effectue entre états électroniques, entre états vibrationnels ou entre états rotationnels, les absorptions s'observent généralement dans les domaines visible-ultraviolet, infrarouge ou micro-ondes.

Les niveaux d'énergie peuvent être discrets ou appartenir au continuum. Dans le premier cas, on observe l'existence de raies spectrales de fréquences ou de nombres d'onde bien déterminés alors que, dans le second cas, on a une absorption continue.

Les transitions entre niveaux d'énergie sont le plus souvent des transitions dipolaires électriques qui résultent de l'interaction du moment dipolaire électrique de la molécule avec le rayonnement électromagnétique. Elles ne sont pas toutes permises et obéissent à ce qu'il est convenu d'appeler des règles de sélection.

L'intensité lumineuse I(v̄) transmise par une couche homogène de gaz absorbant d'épaisseur l éclairée par un rayonnement incident d'intensité I0(v̄) est donnée par la loi de Beer-Lambert :

τ (v̄) est l'épaisseur optique. Pour τ (v̄) ⪡ 1 ou τ (v̄) ⪢ 1, on parle d'un milieu optiquement mince ou optiquement épais.

L'épaisseur optique s'exprime en fonction du coefficient d'absorption α (v̄) :

avec α (v̄) exprimée en cm—1 si l est exprimée en cm. On définit aussi l'absorption :

A (v̄) et la transmission T (v̄) par :

Spectres de raies

Lorsque l' [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 13 pages

Médias de l’article

États désordonnés de la matière

États désordonnés de la matière
Crédits : Encyclopædia Universalis France

vidéo

Représentation du diagramme de phase d'un corps pur

Représentation du diagramme de phase d'un corps pur
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Température d'ébullition des gaz rares

Température d'ébullition des gaz rares
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Distribution maxwellienne des vitesses moléculaires

Distribution maxwellienne des vitesses moléculaires
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 9 médias de l'article


Écrit par :

Classification

Autres références

«  MATIÈRE, physique  » est également traité dans :

MATIÈRE (physique) - Vue d'ensemble

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 2 003 mots

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 commune, à des matériaux variés, puis, dans […] Lire la suite

MATIÈRE (physique) - États de la matière

  • Écrit par 
  • Vincent FLEURY
  •  • 5 801 mots
  •  • 4 médias

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, comm […] Lire la suite

MATIÈRE (physique) - État solide

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
  •  • 8 602 mots
  •  • 13 médias

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 de la partie du récipient qui le contient. Ce qui caractéris […] Lire la suite

MATIÈRE (physique) - État liquide

  • Écrit par 
  • Jean-Louis RIVAIL
  •  • 3 245 mots
  •  • 6 médias

La notion de liquide est une notion familière, l'état liquide étant, avec l'état solide et l'état gazeux, l'un des trois états communs de la matière.On peut étudier un liquide comme une phase condensée fluide. Cela signifie que le liquide a une masse spécifique élevée, proche de celle du solide, et qu'il est aisément déformable, au point d'adapter sa forme à celle des récipients dans lesquels il e […] Lire la suite

MATIÈRE (physique) - Plasmas

  • Écrit par 
  • Patrick MORA
  •  • 7 678 mots
  •  • 4 médias

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
  •  • 6 909 mots
  •  • 7 médias

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 sous-systèmes. Plus préci […] Lire la suite

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
  •  • 6 912 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Antimatière en laboratoire »  : […] Les particules de l'espace interplanétaire arrivant dans l'atmosphère y subissent des collisions et modifient ainsi l'énergie des particules qu'elles rencontrent. Si leur vitesse est suffisante, elles peuvent créer des paires électron- positon au cours de ces chocs, en libérant leur énergie cinétique. Ce sont les positons créés par ce processus qui ont été observés par Anderson. C'est seulement en […] Lire la suite

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
  •  • 9 238 mots
  •  • 15 médias

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 prométhéum (Pm, Z  = 61) ainsi que les transuraniens obtenus artificiellement depuis 1940. Les corps simples s […] Lire la suite

BOHR ATOME DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 370 mots
  •  • 1 média

Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine , est titré « Sur la constitution des atomes et des molécules ». Bohr prend pour point de départ la découvert […] Lire la suite

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
  •  • 1 média

La physique atomique est née des expériences effectuées à la fin du xix e  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 atomique a été de comprendre et d'interpréter […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Henri DUBOST, Jean-Marie FLAUD, « MATIÈRE (physique) - État gazeux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/