CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE

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'espèce d [...]