matière, états de la

1

Présentation

matière, états de la, en physique classique, les trois formes sous lesquelles se trouve la matière : solide, liquide et gaz.

Le plasma, électriquement neutre et constitué de particules gazeuses chargées, est parfois appelé le quatrième état de la matière (voir ionisation).

2

Caractérisation des états

Un solide est indéformable à température ambiante : ses forces intermoléculaires maintiennent les atomes les uns par rapport aux autres, créant ainsi une structure rigide et ordonnée. Les forces intermoléculaires d'un liquide sont plus faibles. Ainsi, le liquide prend la forme du récipient qui le contient et est faiblement compressible, les molécules pouvant se déplacer les unes par rapport aux autres dans une certaine mesure. La structure moléculaire d'un liquide est caractérisée par un ordre à faible distance et un désordre à longue distance. À l'intérieur d'un gaz, les molécules sont plus dispersées et désordonnées : les forces intermoléculaires sont très faibles. Par conséquent, un gaz est facilement compressible. La plupart des composés sont à l'état solide aux basses températures, à l'état liquide aux températures intermédiaires et à l'état gazeux aux températures élevées. La pression joue également un rôle prépondérant : à 4 000 m d’altitude, où la pression est plus basse qu’au niveau de la mer, l’eau est à l’état de vapeur dès 85 °C (au lieu de 100 °C).

3

Transformations d’état

Un corps peut passer d’un état à un autre en faisant varier la température et / ou la pression. La température à laquelle un composé passe de l'état solide à l'état liquide est sa température de fusion ou point de fusion, et la température à laquelle il passe de l'état liquide à l'état gazeux est sa température d'ébullition ou point d'ébullition ; (Voir aussi congélation, point de). Ces températures sont mesurées à une pression donnée (en général, la pression atmosphérique). D'un corps à l'autre, les températures de fusion et d'ébullition sont très différentes. Par exemple, l'hélium est un gaz jusqu'à - 269 °C et le tungstène est solide jusqu'à environ 3 370 °C.

Au cours d’un changement d’état, la température reste constante. Par exemple, si l’on chauffe de l’eau (sous pression atmosphérique), la température augmente jusqu’à 100 °C. Cette température ne peut pas être dépassée tant que la totalité de l’eau n’est pas évaporée : la chaleur qu’on apporte ne sert plus qu’à transformer l’eau en vapeur. Si l’on continue de chauffer (après évaporation totale de l’eau), la température du gaz va alors augmenter.

4

Points critiques et fluides supercritiques

La distinction entre ces différents états n'est pas toujours simple, en particulier entre l’état liquide et l’état gazeux. Au-delà de certaines valeurs de température et de pression, la transformation de liquide en gaz (et inversement) ne passe plus par un palier de température. Au lieu d’observer de l’eau qui s’évapore progressivement, on constate qu’un certain volume d’eau se transforme directement en gaz au fur et à mesure que la température augmente. Il est alors impossible de distinguer le liquide du gaz tant leur nature est semblable : on parle alors d’état fluide. La température et la pression à partir desquelles ce comportement des fluides est observé sont appelées température et pression critiques ; ainsi, on dit que l’on est au point critique lorsque la température et la pression prennent exactement ces valeurs. Lorsqu’un fluide se trouve à une température et une pression supérieures au point critique, ce fluide est dit supercritique.

Pour avoir plus de détails sur les propriétés de la matière dans ses différents états, Voir aussi cristal ; verre (industrie) ; cristaux liquides ; thermodynamique ; vapeur ; cryogénie.