MATIÈRE (physique)Transitions de phase

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Classification des transitions

Il est parfois possible de définir un paramètre d'ordre pour certaines transitions du premier ordre. C'est le cas de la transition paraélectrique-ferroélectrique du titanate de baryum, pour laquelle le paramètre d'ordre est la polarisation électrique. Mais on ne peut pas définir un tel paramètre pour les transitions entre deux formes cristallines différentes d'une même substance (polymorphisme) ou pour la vaporisation. Dans le premier cas, les symétries des deux phases sont différentes, mais on ne passe pas d'une phase à l'autre en perdant certains éléments de symétrie, ce qui est la condition nécessaire à la définition d'un paramètre d'ordre. Dans le second cas, les symétries des deux phases sont identiques et, là encore, il n'y a pas perte de certains éléments de symétrie quand on passe d'une phase à l'autre.

Les considérations de symétrie conduisent à distinguer deux types de transitions de phase suivant qu'il est possible ou non de définir un paramètre d'ordre.

En l'absence de paramètre d'ordre, deux éventualités peuvent se présenter : soit les groupes de symétrie des deux phases sont identiques (cas de la transition liquide-gaz), et ces transitions sont toujours du premier ordre au sens d'Ehrenfest ; soit les groupes de symétrie des deux phases sont différents, mais aucun n'est un sous-groupe de l'autre (cas des transitions entre variétés polymorphes), et les transitions sont également du premier ordre au sens d'Ehrenfest.

Condensation de la vapeur d’eau

Photographie : Condensation de la vapeur d’eau

De même que la vapeur d'eau présente dans une cuisine, par exemple, se condense en buée au contact d'une vitre refroidie par la température extérieure (transition de phase gaz-liquide), la rosée se dépose par temps clair lorsque le rayonnement nocturne abaisse au-dessous du point de... 

Crédits : Y. Gautier

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Pour les transitions avec paramètre d'ordre, le groupe de symétrie de la phase la moins symétrique est un sous-groupe du groupe de symétrie de la phase la plus symétrique. On distingue, ici encore, deux cas : ou bien le paramètre d'ordre, en tant que fonction de la température, est discontinu au point de transition (cas de la transition ferroélectrique du titanate de baryum), et la transition est du premier ordre au sens d'Ehrenfest ; ou bien le paramètre d'ordre est une fonction continue de la température au point de transition, et les transitions de ce type sont du second ordre, bien que les anomalies de chaleur spécifique, par exemple, ne soient pas toujours du type imaginé par Ehrenfest.

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États désordonnés de la matière

États désordonnés de la matière
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Condensation de la vapeur d’eau

Condensation de la vapeur d’eau
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Diagramme de phase d'un corps pur

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., professeur à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris, professeur à l'université de l'Illinois à Chicago

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Pour citer l’article

Nino BOCCARA, « MATIÈRE (physique) - Transitions de phase », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-transitions-de-phase/