MATIÈRE (physique)États de la matière

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États désordonnés de la matière

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Éolipile

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États de la matière

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Diagramme de phase d'un corps pur

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La division classique des états de la matière

À partir du moment où les pères de la thermodynamique étudient de façon systématique les propriétés de la matière dans des conditions maîtrisées et contrôlables de température et de pression, un ensemble immense de connaissances précises se met en place. Les mêmes machines thermiques permettent de liquéfier, solidifier et vaporiser les corps purs. Ces machines ont leur origine dans les célèbres hémisphères de Magdebourg, de l'Allemand Otto von Guericke (1602-1686), première expérience sur le vide, consistant à écarter des hémisphères tirés chacun par un attelage de huit chevaux. Dans la foulée de ces spectaculaires démonstrations, les premières machines pneumatiques et thermiques apparaissent : Boyle, Denis Papin (1647-vers 1712) en sont les créateurs. Pascal (1623-1662) explique simplement les effets de la pression, Réaumur (1683-1757) invente le thermomètre.

Au tournant du xviiie et du xixe siècle, l'essor de l'industrie fondée sur la production d'un travail mécanique accompagnant un changement d'état de la matière (la machine à vapeur, par exemple, mais aussi le moteur à explosion...) oblige à comprendre le lien entre travail mécanique, chaleur et état de la matière : c'est la naissance des concepts centraux d'énergie et d'entropie. L'utilisation conjointe de machines thermiques et de corps purs permet de clarifier les principes de la thermodynamique, jusque-là obscurcis par des expériences mal maîtrisées sur des corps inhomogènes. La thermodynamique prend son essor au xixe siècle ; la classification des états de la matière, dorénavant clairement identifiés, l'accompagne. En effet, les variations de propriétés de la matière introduite dans les machines thermiques peuvent être analysées à l'aide de diagrammes et de courbes donnant la densité (par exemple) du corps en fonction de grandeurs qualifiées de thermodynamiques comme la température et la pression, qui sont reconnues comme les seules variables pertinentes. Ces diagrammes reçoivent le nom de diagrammes d'état. Dans un point d'u[...]

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Écrit par :

  • : chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire de physique de la matière condensée, École polytechnique, Palaiseau

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MATIÈRE (physique) - Vue d'ensemble

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-vue-d-ensemble/

MATIÈRE (physique) - État solide

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-solide/

MATIÈRE (physique) - État liquide

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  • Jean-Louis RIVAIL
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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, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-liquide/

MATIÈRE (physique) - État gazeux

  • Écrit par 
  • Henri DUBOST, 
  • Jean-Marie FLAUD
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  •  • 10 médias

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/

MATIÈRE (physique) - Plasmas

  • Écrit par 
  • Patrick MORA
  •  • 7 680 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/

MATIÈRE (physique) - Transitions de phase

  • Écrit par 
  • Nino BOCCARA
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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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-transitions-de-phase/

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
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Dans le chapitre « Antimatière en laboratoire »  : […] Dans le domaine des symétries, les antiprotons permettent des comparaisons précises entre la matière et l'antimatière. Il est déjà établi que la masse inerte de l'antiproton est la même que celle du proton à une précision de 10—8. On pense atteindre prochainement 10—9 et même mieux grâce à l'émulation entre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/#i_12538

ATOME

  • Écrit par 
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_12538

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
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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 atomique a été de comprendre et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_12538

BOHR ATOME DE

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  • Bernard PIRE
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-de-bohr/#i_12538

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

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  • Elisabeth GIACOBINO
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de kelvin), deux équipes de chercheurs américains, Eric Cornell et ses collaborateurs à l'université du Colorado, puis un groupe du Massachusetts 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_12538

CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/continuite-et-discontinuite-physique/#i_12538

COSMOLOGIE

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
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Dans le chapitre « Densité, pression »  : […] La matière présente dans l'Univers a subi les conséquences de l'expansion : les distances augmentant, les volumes aussi, une quantité déterminée de matière se retrouve (en moyenne) répartie dans un volume de taille croissant comme R3(t) avec le temps. Par conséquent, sa densité décroît […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/#i_12538

FLUIDE, physique

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fluide-physique/#i_12538

FORME

  • Écrit par 
  • Jean PETITOT
  •  • 27 547 mots

Dans le chapitre « La disjonction transcendantale entre phénoménologie et physique »  : […] e 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 plan transcendantal par Kant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forme/#i_12538

GÉOCENTRISME

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre VERDET
  •  • 3 227 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Le changement implique la matière »  : […] elle 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/geocentrisme/#i_12538

L.H.C. (Large Hadron Collider)

  • Écrit par 
  • Lydia ROOS
  •  • 2 384 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Naissance et objectifs du LHC »  : […] à celle des autres interactions ?), d’autres sont en lien avec des observations astrophysiques, telles que l’existence de la matière noire ou l’asymétrie matière-antimatière que le modèle standard n’explique pas. Il est possible de concevoir une théorie plus complète pour répondre à ces questions, mais elle reste à être vérifiée expérimentalement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_12538

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 055 mots
  •  • 1 média

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_12538

MATÉRIALISATION, physique

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 322 mots

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- […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/materialisation-physique/#i_12538

MATIÈRE

  • Écrit par 
  • Jacques GUILLERME, 
  • Hélène VÉRIN
  •  • 10 674 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Formes et forces ; la géométrie de l'invisible »  : […] 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 décrire un mouvement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere/#i_12538

MATIÈRE ET MATÉRIAUX. DE QUOI EST FAIT LE MONDE ? (dir. É. Guyon)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 912 mots

À partir du moment où la matière est destinée à une utilisation précise, on parle de matériaux. Mais comment raconter cette matière qui sous des aspects si divers accompagne le quotidien de chacun d'entre nous, pour s'alimenter, se loger ou s'habiller, mais aussi aller à la rencontre des autres hommes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-et-materiaux-de-quoi-est-fait-le-monde-dir-e-guyon/#i_12538

MÉSOMORPHE ÉTAT

  • Écrit par 
  • Jacques SIMON
  •  • 3 043 mots
  •  • 18 médias

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'état mésomorphe est obtenu à partir du […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-mesomorphe/#i_12538

MESURE - Étalons fondamentaux

  • Écrit par 
  • Pierre GIACOMO
  •  • 3 658 mots
  •  • 3 médias

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., 14 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mesure-etalons-fondamentaux/#i_12538

MOLÉCULE

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 4 309 mots

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 plusieurs chimistes, considérée tout au plus comme une notion inutile pour […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/molecule/#i_12538

NANOPARTICULES

  • Écrit par 
  • Pierre-Gilles DE GENNES, 
  • Madeleine VEYSSIÉ
  •  • 1 982 mots
  •  • 4 médias

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 propriétés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanoparticules/#i_12538

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 166 mots
  •  • 13 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 aux multiples constructions de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_12538

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 246 mots
  •  • 16 médias

Dans le chapitre «  Quarks »  : […] de particules, les quarks sont maintenant considérés comme les constituants ultimes de la matière. Avec les leptons (par exemple, l'électron ou les neutrinos) et les bosons de jauge (ou bosons vecteurs), qui véhiculent les interactions entre les leptons, ils forment l'« alphabet » avec lequel la nature écrit noyaux, atomes, molécules et tous leurs […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_12538

PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 780 mots

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plasma-de-quarks-et-de-gluons/#i_12538

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2016

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 078 mots
  •  • 3 médias

Le prix Nobel de physique 2016 distingue les travaux de trois théoriciens, pour la description de nouveaux états quantiques de la matière et des transitions de phase qui mènent à ces états. Les trois physiciens, David J. Thouless (né à Bearsden, en Écosse, en 1934) […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2016/#i_12538

STRUCTURE DISSIPATIVE

  • Écrit par 
  • Isabelle STENGERS
  •  • 2 470 mots

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/structure-dissipative/#i_12538

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre « Les symétries discrètes »  : […] , cependant l'amplitude de cette violation se révèle beaucoup 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_12538

TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS

  • Écrit par 
  • Séverine BLÉNEAU-SERDEL
  •  • 1 954 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « L’intuition de Mendeleïev et les améliorations ultérieures »  : […] formule explicitement en quoi son tableau constitue un outil d’analyse théorique des propriétés de la matière : « Les éléments chimiques, lorsqu’ils sont ordonnés par masse atomique croissante, montrent une périodicité de leurs propriétés chimiques. » Il est ainsi possible de prédire certaines propriétés des éléments à partir de leur masse […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tableau-periodique-des-elements/#i_12538

UNITÉS SYSTÈMES D'

  • Écrit par 
  • Gérard FOURNET
  •  • 3 003 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Unités de base du système international (ou S.I.) »  : […] 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-d-unites/#i_12538

UNIVERS

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE, 
  • James LEQUEUX
  •  • 6 641 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre «  La structure, l'origine et l'évolution de l'Univers »  : […] les paramètres qui conditionnent l'évolution de 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/univers/#i_12538

VITREUX ÉTAT

  • Écrit par 
  • Jean FLAHAUT
  •  • 5 094 mots
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-vitreux/#i_12538

Voir aussi

Pour citer l’article

Vincent FLEURY, « MATIÈRE (physique) - États de la matière », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 novembre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etats-de-la-matiere/