MATIÈRE (physique) Transitions de phase
- Article mis en ligne le
- Modifié le
- Écrit par Nino BOCCARA
Transitions avec paramètre d'ordre
Recherche des paramètres d'ordre
Pour pouvoir définir un paramètre d'ordre, il faut que, lors de la transition, le passage d'une phase à l'autre s'accompagne de la perte de certains éléments de symétrie. Dans le cas déjà cité de la transition paramagnétique-ferromagnétique, l'aimantation joue le rôle de paramètre d'ordre. Pour les alliages, dans la phase désordonnée, certains sites de la structure sont équivalents. Permuter entre eux deux atomes occupant deux sites équivalents ne modifie en rien la structure. Les sites sont indiscernables. Le groupe de symétrie de la phase désordonnée est un groupe de permutations. Dans la phase ordonnée, les sites ne sont plus tous équivalents, certains étant occupés préférentiellement par un type d'atome. Le groupe de symétrie de la phase ordonnée comporte donc moins d'éléments. On dit que la transition de phase brise la symétrie de la phase désordonnée. La modification de la symétrie apparaît dès que se manifeste la plus légère occupation préférentielle de certains sites. Soit, plus précisément, un alliage dont la structure désordonnée comporte, comme dans le laiton β, deux types de sites équivalents. Le groupe de symétrie de cette phase n'a que deux éléments : la permutation identique, qui laisse les sites inchangés, et la permutation qui échange les deux sites. Pour définir un état du système, on peut se donner les proportions n1 et n2 des deux types d'atomes occupant l'un des réseaux. Si, à la température T, l'alliage est en équilibre thermodynamique, les valeurs de n1 et de n2 sont telles que l'énergie libre F(T ; n1, n2) est minimale. En tant que fonction de n1 et de n2, F est invariante par permutation de n1 et de n2. On a donc :
Pour étudier les propriétés de symétrie de F, les variables n1 et n2 ne sont pas les plus appropriées. Les variables ν et η, définies par :
Cette transformation permet la recherche des paramètres d'ordre, une fois les variables choisies. La forme quadratique la plus générale (formule 2) est invariante par toutes les opérations de symétrie de la phase la plus symétrique qui, par extension, est appelée phase désordonnée quelle que soit la nature de la transition. Les nouvelles variables ainsi définies sont des paramètres d'ordre possibles si elles ne sont pas invariantes par toutes les opérations de symétrie de la phase désordonnée. Un paramètre d'ordre est toutefois invariant par certaines opérations de symétrie. Celles-ci constituent le groupe de symétrie de la phase ordonnée.
Le paramètre d'ordre qui décrit la transition ordre-désordre d'un alliage est un scalaire. Cependant, la nature mathématique du paramètre d'ordre n'est pas toujours aussi simple et sa détermination demande une analyse des propriétés de symétrie de la phase désordonnée, ainsi que celles des objets constituant le système. Par exemple, de nombreuses substances organiques passent de l'état[...]
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
- Nino BOCCARA : 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
Classification
Pour citer cet article
Nino BOCCARA. MATIÈRE (physique) - Transitions de phase [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le et modifié le 10/02/2009
Médias
États désordonnés de la matière
Encyclopædia Universalis France
Condensation de la vapeur d’eau
Y. Gautier
États de la matière
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 et 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 et 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
