Les états de la matière décrivent les façons distinctes dont certains groupes de particules s’agencent en fonction de diverses températures et forces.
Historiquement, ces descriptions se sont concentrées sur la forme et le volume d’une matière, ce qui nous donne trois états traditionnels : solide, liquide et gaz.
Qu’est-ce qu’un solide ?
Les états solides décrivent des matériaux ayant un volume et une forme relativement fixes, par exemple, avec des particules liées dans une configuration hautement ordonnée (s’il s’agit d’un cristal, comme le diamant) ou relativement désordonnée (s’il s’agit d’un solide amorphe, comme le verre).
Qu’est-ce qu’un liquide ?
Les états liquides décrivent des matériaux dont le volume est relativement constant, mais dont les formes se conforment plus facilement à un récipient lorsqu’elles sont tirées par la gravité.
Les forces reliant leurs particules permettent un plus grand degré de mouvement que dans les solides, ce qui leur permet de s’écouler.
Qu’est-ce qu’un gaz ?
Les états gazeux décrivent des matériaux qui n’ont pas de volume fixe, avec des formes déterminées par les bords de leurs récipients ou les forces environnantes. Les forces entre leurs particules permettent une grande quantité de mouvements aléatoires sur une grande surface.
Modifier la quantité d’énergie dans un matériau ou changer les forces externes, par exemple en augmentant la pression ou la température, affecte les mouvements des particules par rapport aux forces qui les lient.
L’augmentation de la température peut transformer un solide en liquide, par exemple. L’application d’une pression suffisante à un gaz, par contre, peut forcer les particules à se rapprocher suffisamment pour former un état liquide dans un changement d’état appelé condensation.
Qu’est-ce que la sublimation ?
Lorsqu’un solide passe directement à l’état gazeux sans devenir liquide au préalable, on parle de sublimation. Cela se produit à des pressions ou des températures inférieures au point triple d’une substance, c’est-à-dire la température et la pression auxquelles les trois états de cette substance coexistent en équilibre.
Combien d’états de la matière existe-t-il ?
Selon les types de propriétés utilisées pour définir les états, on pourrait trouver des dizaines d’ exemples différents dans des environnements ordinaires et extrêmes à travers l’Univers.
Des propriétés telles que la conductivité et même des caractéristiques de nature quantique ont permis de définir de nouveaux types d’états, notamment le plasma et les condensats de Bose-Einstein.
Qu’est-ce qu’un plasma ?
Les plasmas, par exemple, sont similaires aux gaz en ce sens que leurs particules n’ont pas de forme ou de volume fixe, les particules filant à toute allure avec d’énormes quantités d’énergie.
Contrairement aux gaz traditionnels, les particules qui composent les plasmas sont réduites à des formes chargées, les électrons chargés négativement étant arrachés et laissant des noyaux chargés positivement.
À des températures encore plus élevées, les particules fondamentales qui composent les noyaux des atomes – les quarks et les particules de force appelées gluons – peuvent avoir du mal à rester ensemble, formant ce que l’on appelle une soupe de quarks et de gluons. On pense que cet état de la matière était le plus courant dans les conditions chaudes et denses de l’Univers à ses débuts.
Qu’est-ce qu’un condensat de Bose-Einstein ?
Un condensat de Bose-Einstein se produit lorsque la température de certains matériaux est suffisamment réduite pour que les mouvements énergétiques cessent. Avec un mouvement aussi faible, les propriétés quantiques de chaque particule du matériau sont partagées, ce qui donne au “nuage” une identité unique.
Quelle est la différence entre la phase d’une matière et son état ?
Si les termes ” phase de la matière ” et “état de la matière” sont parfois utilisés l’un à la place de l’autre, il existe une différence.
Alors qu’un état de la matière décrit des propriétés telles que le volume et la forme d’un matériau, une phase de la matière décrit la similarité des propriétés des particules dans une certaine région de l’espace.
Imaginez deux récipients, chacun contenant un glaçon. L’eau contenue dans chacun d’eux est dans le même état (solide), et chaque récipient partage la même phase (eau sous forme solide).
Si nous faisons fondre un glaçon, les états seront différents (liquide et solide), tout comme les phases (phases liquide et solide de l’eau).
Si nous échangeons un glaçon avec un bloc de fer, les états seront les mêmes (eau solide et fer solide), mais les phases à l’intérieur de chaque récipient seront définies par des densités, un magnétisme et une réflectivité différents.
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