PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES

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Fluides denses

Équation d'état

L'équation d'état ou encore la relation pression-volume-température est essentielle pour l'interprétation de tout phénomène physique ou chimique sous pression, car la densité (ou le volume), mais non la pression, est, avec la température, l'un des paramètres physiques importants. Les équations d'état à très haute pression sont également précieuses pour la description de l'intérieur des planètes. Ces relations s'obtiennent à partir de méthodes statiques ou dynamiques ; elles diffèrent par la façon dont la pression est produite et mesurée, mais aussi par les états finaux de la substance comprimée.

Les expériences d'ondes de choc sont adiabatiques et s'accompagnent d'une augmentation importante de la température, qui dans la plupart des cas ne peut être déterminée expérimentalement. En outre, par suite de la présence de contraintes à forts gradients, peuvent apparaître des états physiques ou chimiques qui ne sont pas observés dans les expériences en pression statique.

Pour un matériau donné la pression est seulement limitée par la densité d'énergie de l'explosif ; ainsi on a pu obtenir des pressions finales variant entre 2 TPa et 16 TPa dans des explosions nucléaires souterraines.

Les pressions maximales obtenues par des méthodes statiques sont limitées par la résistance des matériaux. Ainsi, dans le cas des cellules à enclumes de diamant on arrive à une valeur de l'ordre de 250 GPa, mais la pression à laquelle la déformation plastique du diamant a été observée est voisine de 170 GPa.

De nombreuses théories permettent de calculer les équations d'état, mais ces dernières sont souvent peu précises par suite de la difficulté à prendre en compte les interactions à n-corps.

Pour les liquides dont l'énergie totale peut être représentée par une somme de potentiels de paires, les méthodes variationnelles permettent de faire un calcul précis des énergies libres donnant accès à l'équation d'état ; les méthodes de perturbation sont également utilisées avec succès.


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Repères dans l'échelle des pressions

Repères dans l'échelle des pressions
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Cellule à enclumes de diamant

Cellule à enclumes de diamant
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Phases de l'eau

Phases de l'eau
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Phases du carbone

Phases du carbone
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique





Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., laboratoire d'ingénierie des matériaux et des hautes pressions, Université de Paris Nord, Villetaneuse
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire des interactions moléculaires et des hautes pressions, C.N.R.S.
  • : directeur adjoint du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S.
  • : directeur du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S., Bourg-la-Reine

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Pour citer l’article

Bernard LE NEINDRE, Boris OKSENGORN, Jacques ROMAND, Boris VODAR, « PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-et-chimie-des-hautes-pressions/