MATIÈRE (physique) État liquide
Les propriétés des liquides
Si l'on excepte de très rares cas particuliers, comme l'eau, tous les corps subissent à la fusion une augmentation de volume de 5 à 15 p. 100. La masse spécifique d'un liquide diffère donc assez peu de celle de la même substance à l'état solide et, près du point de fusion, la compressibilité du liquide n'est que peu supérieure à celle du solide. De même, la chaleur latente de fusion est toujours nettement inférieure à la chaleur latente d'ébullition. Ces faits indiquent que certaines grandeurs physiques sont peu différentes à l'état liquide et à l'état solide. Mais les liquides ont des propriétés tout à fait caractéristiques, comme la fluidité, ou sa grandeur inverse la viscosité, et les phénomènes de tension superficielle.
La viscosité des liquides
Liquides : coefficient de viscosité
Encyclopædia Universalis France
La grandeur qui mesure la résistance d'un liquide à l'écoulement, appelée viscosité, est définie par la loi de Poiseuille. D'après cette loi, le débit volumique dV/dt d'un fluide, dans un tube cylindrique de rayon r, de longueur l, sous l'action d'une différence de pression ΔP entre les extrémités du tube, s'exprime par la relation :
L'analyse de l'écoulement visqueux (appelé aussi laminaire) montre que la vitesse d'écoulement du liquide varie de la périphérie au centre d'une section droite du tube. Elle est nulle à la périphérie et maximale au centre. Si l'on décompose le liquide en une multitude de couches concentriques à partir de la paroi, il apparaît que la viscosité traduit la résistance qui s'oppose au déplacement relatif d'une couche par rapport à sa voisine. On comprend ainsi que la viscosité d'un liquide est d'autant plus élevée que les molécules qui le composent sont plus grosses, ou que les interactions entre molécules sont plus fortes ; que la viscosité décroît lorsque la température s'élève.
D'une façon assez paradoxale, on comprend l'importance de la viscosité dans les phénomènes de lubrification. En effet, si l'on se rapporte à ce qui a été dit du mouvement relatif d'un liquide et d'une surface solide, il apparaît qu'une pièce en mouvement dans un milieu liquide communique son mouvement aux couches de liquide proches de sa surface. Imaginons la surface cylindrique d'un axe qui tourne dans un palier. Les contraintes extérieures font qu'en l'absence de lubrifiant à tout moment l'axe et le palier sont en contact le long d'une génératrice du cylindre. En présence d'un lubrifiant, l'axe en rotation entraîne avec lui un film de liquide, lequel est capable de subsister malgré la pression extérieure qui tend à réduire son épaisseur dans la zone où les deux pièces sont pratiquement en contact. De l'analyse des forces en présence, on conclut aisément que le film résiduel est d'autant plus épais que le liquide est plus visqueux. Cependant, il est évident que la viscosité n'est pas le seul facteur important et que les propriétés de l'interface métal-liquide jouent également un rôle.
La tension superficielle des liquides et la capillarité
Tension superficielle
Encyclopædia Universalis France
De nombreux phénomènes de la vie courante montrent qu'il faut dépenser de l'énergie pour augmenter la surface libre d'un liquide. On nomme tension superficielle le facteur de proportionnalité γ (tabl. 2) qui relie le travail dépensé à l'accroissement de la surface. Ainsi, c'est la tension superficielle qui fait que la goutte qui se forme à l'extrémité d'un compte-gouttes ne tombe que lorsqu'elle a atteint une masse suffisante pour vaincre les forces qui tendent à faire rentrer le liquide dans le tube pour en réduire la surface libre.
Les manifestations[...]
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Jean-Louis RIVAIL : professeur de chimie théorique à l'université de Nancy-I
Classification
Pour citer cet article
Jean-Louis RIVAIL. MATIÈRE (physique) - État liquide [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
États désordonnés de la matière
Encyclopædia Universalis France
Diagramme d'équilibre
Encyclopædia Universalis France
Liquides : coefficient de viscosité
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
ÉTAT DE LA MATIÈRE, notion d'
- Écrit par Bernard PIRE
- 1 521 mots
L'expérience quotidienne permet à chacun d'appréhender la notion d'état de la matière (parfois appelé phase) et celle de transition de phase qui lui est étroitement liée. L'exemple typique est celui des trois états si différents que prend l'eau lorsque sa température varie : à partir de 0 ...
-
MATIÈRE, notion de
- Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
- 2 022 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...
-
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
- Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
- 8 172 mots
- 12 médias
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...
-
ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
- 6 931 mots
- 4 médias
...associé est bâti avec les antiquarks correspondants. 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... -
ATOME
- Écrit par José LEITE LOPES
- 9 140 mots
- 13 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 ...
-
BOHR ATOME DE
- Écrit par Bernard PIRE
- 369 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...
- Afficher les 37 références
Voir aussi
- HYDROGÈNE LIAISON
- LIQUIDE ÉTAT
- ÉTATS DE LA MATIÈRE
- POTENTIEL INTERMOLÉCULAIRE
- INTERACTIONS MOLÉCULAIRES
- EAU, physico-chimie
- PHASE TRANSITIONS DE
- ÉTAT CHANGEMENT D'
- ÉCOULEMENTS
- POINT CRITIQUE
- ÉNERGIE INTERNE
- DIAGRAMME, thermodynamique
- FUSION
- VAPORISATION
- POINT TRIPLE, thermodynamique
- LAMINAIRE ÉCOULEMENT
- LUBRIFICATION
- TENSION SUPERFICIELLE
- CAPILLARITÉ
- POISEUILLE LOI DE
- ÉBULLITION
- FONCTION DE DISTRIBUTION DE PAIRE
- TEMPÉRATURE CRITIQUE
- TEMPÉRATURE DE TRANSITION
- LENNARD-JONES POTENTIEL DE
