CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE
Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis
La théorie cinétique des fluides appartient à une branche de la physique qui se propose d'expliquer les propriétés macroscopiques des fluides à partir d'une analyse statistique des mouvements des particules qui les constituent. On peut classer les fluides en trois grandes familles : gaz, liquides, plasmas.
Les gaz sont constitués de molécules neutres en faible concentration : les molécules y sont éloignées les unes des autres et se meuvent en général en ligne droite. Plus précisément, la trajectoire d'une molécule est une ligne brisée constituée de segments, le long desquels la molécule se meut librement, raccordés par des coudes brusques qui se produisent quand deux molécules se rencontrent (collision binaire).
Les liquides sont constitués de molécules neutres en forte concentration, pratiquement au contact les unes des autres ; elles sont en interaction permanente avec plusieurs molécules voisines. Les forces d'interaction à courte portée étant violemment répulsives, un liquide est un fluide très peu compressible.
Les plasmas sont constitués en tout ou en partie de particules électriquement chargées (électrons, ions positifs). On les obtient spontanément en chauffant la matière à des températures de l'ordre de 10 000 degrés. Les interactions entre particules chargées sont régies par la loi de Coulomb (potentiel d'interaction en 1/r) et la décroissance très lente de ce potentiel en fonction de la distance confère aux plasmas des propriétés particulières : interactions lointaines et multiples dominantes, effets « collectifs ».
Le point de départ de la théorie cinétique est l'analyse des collisions binaires entre deux particules. On distingue les collisions élastiques qui ne changent pas l'état interne des particules, et les collisions inélastiques qui changent celui d'au moins l'une des particules en jeu. La probabilité d'une espèce de collision donnée entre deux particules est précisée par une grandeur appelée section efficace qui dépend en général de la nature des deux particules, de leur vitesse relative et, bien sûr, de l'e [...]
1
2
3
4
5
…
pour nos abonnés,
l’article se compose de 15 pages
Écrit par :
- Jean-Loup DELCROIX : Professeur à l'Université de Paris-Sud Orsay. Directeur de l'Ecole Supérieure d'Electricité.
Classification
Autres références
« CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE » est également traité dans :
AXIOMATIQUE
Dans le chapitre « Axiomatisation des phénomènes physiques » : […] On remarquera qu'il y a un lien essentiel entre axiomatisation et formalisation. Ce lien nous éclaire sur la nature profonde de la science qui d'une certaine manière tourne le dos à l'empirique pour constituer des systèmes cohérents de concepts et de relations. La coupure épistémologique entre le pur empirisme et la science passe toujours par l'invention d'un « jeu » formel. L'utilité de la méthod […] Lire la suite
CAVITATION
Ébullition d'un liquide sous vide, donc généralement à température ordinaire ; ce vide peut être produit statiquement (par un émetteur d'ultrasons, par exemple) mais plus fréquemment au sein d'un écoulement, notamment dans les circuits hydrauliques, dans les machines hydrauliques (pompes, turbines) et autour des hélices marines. La cavitation prend toujours naissance à partir de « noyaux » ou « ge […] Lire la suite
CENTRIFUGATION
Lorsque la décantation de particules sous l'effet du champ de pesanteur est inefficace ou trop lente, on a alors recours au procédé de centrifugation. Pour cela, on substitue au champ de pesanteur terrestre un champ de forces centrifuges infiniment plus grand, soit de 500 000 à 1 million de fois l'accélération de la pesanteur ( g = 9,81 m . s -2 ). Les centrifugeuses sont couramment utilisées pa […] Lire la suite
CHALEUR
La notion de chaleur telle qu'elle résulte de la sensation de chaud et de froid remonte aux époques les plus reculées. Toutefois, elle n'appartint à la science qu'à partir du xviii e siècle, lorsque Lavoisier et Laplace reconnurent conjointement en elle « une grandeur susceptible d'accroissement et de diminution », et donc accessible à la mesure. La première tentative d'interprétation physique as […] Lire la suite
CLAUSIUS RUDOLF (1822-1888)
Dans le chapitre « Travaux relatifs à la théorie cinétique des gaz » : […] Les dernières contributions majeures de Clausius à la science datent de 1857 et 1858 et sont relatives à la théorie cinétique des gaz. Bien qu'il ne soit pas le premier à avoir conçu cette dernière, déjà proposée et discutée par Joule et Krönig notamment, il prend rang avec Maxwell parmi ses fondateurs. Il introduisit le concept du libre parcours moyen et établit l'importante distinction entre l'é […] Lire la suite
FLUX, physique
Le flux d'un champ de vecteurs à travers un élément de surface ds (orientée) est la grandeur A cos α ds , où α désigne l'angle entre le vecteur du champ (de module A) et la normale (orientée) à la surface. Cette grandeur caractérise localement la relation entre vecteur du champ et normale à la surface. Historiquement, le premier champ vectoriel fut celui de la vitesse d'écoulement d'un fluide, et […] Lire la suite
IRRÉVERSIBILITÉ
Dans le chapitre « Théorie cinétique de Boltzmann » : […] Historiquement, le premier modèle moléculaire d'un phénomène irréversible fut fourni par la théorie cinétique des gaz de L. Boltzmann, développée à la fin du xix e siècle. Cette théorie concerne la fonction de distribution réduite f 1 ( q , p ; t ) (densité de probabilité de trouver une particule en q avec l'impulsion p , à l'instant t ). Celle-ci s'obtient à partir de F par intégration sur […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État gazeux
Dans le chapitre « Description microscopique » : […] Dans le modèle cinétique le plus simple, les molécules d'un gaz sont considérées comme des sphères rigides élastiques animées de mouvements désordonnés, sans autres interactions que les collisions élastiques qu'elles subissent entre elles ainsi que sur les parois du récipient qui contient le gaz. Au cours de ces collisions, l'énergie cinétique et la quantité de mouvement sont conservées. Lorsque […] Lire la suite
MATIÈRE (physique) - Plasmas
Dans le chapitre « Description mathématique des plasmas » : […] Il existe deux niveaux de description des plasmas, la description fluide et la description cinétique. Dans le premier cas, les différentes composantes du plasma, électrons, ions, et éventuellement particules neutres, sont décrites par des grandeurs fluides ou macroscopiques , comme la densité, la vitesse moyenne, la température, la pression, le flux de chaleur, etc. Dans cette terminologie, la te […] Lire la suite
MAXWELL JAMES CLERK (1831-1879)
Dans le chapitre « Théorie cinétique » : […] Dans les années 1860-1865, Maxwell contribue notablement aux travaux sur la théorie cinétique des gaz. Son attention à cet égard avait été apparemment éveillée par l'œuvre de Rudolf Clausius. Les premières théories sur la structure moléculaire des gaz ne prenaient pas clairement en compte le mouvement des molécules, dont on mettait même l'existence en doute ; cependant, à la suite des travaux de […] Lire la suite
Voir aussi
- APPROXIMATION
- B.B.G.K.Y.
- ÉQUATION DE BOLTZMANN
- ÉQUATIONS CINÉTIQUES
- COLLISION physique
- COLLISIONS ÉLASTIQUES
- COLLISIONS INÉLASTIQUES
- COLLISIONS SUPERÉLASTIQUES
- POTENTIEL DE COULOMB
- FONCTION DE DISTRIBUTION
- ÉNERGIE CINÉTIQUE
- ÉNERGIE POTENTIELLE
- ÉQUILIBRE THERMODYNAMIQUE
- ÉQUIPARTITION DE L'ÉNERGIE
- ÉQUATIONS D' ÉVOLUTION
- FRÉQUENCE DE COLLISION
- GAZ DIATOMIQUES
- LOI DES GAZ PARFAITS
- GAZ POLYATOMIQUES
- ÉTAT GAZEUX
Pour citer l’article
Jean-Loup DELCROIX, « CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-cinetique-des-fluides/