À l’école, on nous apprend qu’il existe trois états fondamentaux de la matière : solide, liquide et gazeux. Mais dans le monde réel, il n’est souvent pas aussi facile que l’on pourrait le croire de déterminer quels matériaux sont dans quel état. Prenez le verre, par exemple. Il semble solide au toucher, mais au niveau atomique, il ressemble plutôt à un liquide. Alors comment le classer ? Derek l’explique dans le dernier épisode de Veritasium.
Vous avez peut-être déjà entendu des gens parler du verre comme d’un liquide, car cette idée est souvent utilisée pour expliquer pourquoi les anciens vitraux sont plus épais en bas – au fil du temps, selon certaines personnes, le verre a très lentement coulé vers le bas.
Cela semble logique, mais comme l’explique Derek, ce n’est pas vrai. En fait, nous pouvons encore utiliser des télescopes datant de plusieurs centaines d’années pour observer les étoiles avec précision, car le verre conserve incroyablement bien sa forme.
Qu’est-ce qui fait que les gens pensent que le verre est un liquide ? Tout se résume à ses atomes, qui ne sont pas disposés en une belle structure cristalline comme dans la plupart des solides. Au lieu de cela, ils sont tous mélangés, ce que l’on voit habituellement dans la structure d’un liquide.
Mais le verre est un type particulier de solide, appelé solide amorphe, ce qui signifie qu’il se refroidit si rapidement à partir de l’état liquide que ses molécules n’ont pas le temps de s’organiser correctement.
Comme l’explique Derek, ce n’est pas vraiment la disposition des atomes qui détermine si un matériau est liquide ou solide, mais la force de leur liaison chimique. Ainsi, si le verre était un liquide, ses atomes pourraient glisser les uns sur les autres à température ambiante, mais cela ne se produit pas dans le verre.
Il n’y a pas que le verre qui prête à confusion, il existe des liquides qui se comportent plutôt comme des solides, comme le brai. Le brai est un dérivé super visqueux du goudron et fait l’objet de l’expérience de laboratoire la plus longue au monde, menée à l’université du Queensland, en Australie : l’expérience de la goutte de brai.
En 1927, les scientifiques ont placé le brai dans un entonnoir au-dessus d’un bécher et l’ont surveillé depuis lors pour voir combien de temps il mettait à s’écouler vers le bas. Au cours des 88 années qui se sont écoulées depuis, elle n’est tombée que neuf fois, et personne n’a jamais été présent dans la pièce pour la voir se produire.
En fait, vous pouvez suivre l’expérience vous-même via un flux en direct… mais comme la dernière chute a eu lieu en 2014, vous risquez d’attendre longtemps avant de voir de l’action.
Mais qu’en est-il du manteau terrestre ? Il semble plutôt solide, mais lorsqu’il s’agit de la tectonique des plaques et des tremblements de terre, il peut aussi bouger de manière incroyablement fluide.
Là encore, la réponse n’est pas si simple. Regardez la vidéo ci-dessus pour le découvrir, et préparez-vous à ce que tout ce que vous pensiez savoir sur les états de la matière soit balayé d’un revers de main. Merci la science.