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La structure et les différentes phases de la matière

Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors Basic Theory

Pour comprendre le fonctionnement de l'air comprimé, une introduction de base à la physique peut s'avérer très utile. Nous commençons par expliquer la structure de la matière. Dans la deuxième partie, vous en apprendrez plus sur les quatre différents états de la matière et de ses molécules.

De quoi est faite la matière ?

les différents états de la matière

Toute matière, qu'elle se présente sous forme gazeuse, liquide ou solide, est composée d'atomes. Les atomes sont, par conséquent, les éléments de base de la matière, bien qu'ils apparaissent presque toujours comme faisant partie d'une molécule. Une molécule est un certain nombre d'atomes regroupés avec d'autres atomes du même type ou d'un type différent. Les atomes consistent en un noyau dense composé de protons et de neutrons entourés d'un certain nombre de petits électrons légers et à rotation rapide. D'autres éléments de base entrent en présence ; cependant, ils ne sont pas stables. Toutes ces particules se caractérisent par quatre propriétés :
- leur charge électrique ;
- leur masse au repos ;
- leur moment mécanique ;
- leur moment magnétique.

Le nombre de protons dans le noyau est égal au nombre atomique de l'atome. Le nombre total de protons et le nombre de neutrons sont approximativement égaux à la masse totale de l'atome, puisque les électrons n'entraînent presque aucune masse. Cette information est disponible sur le tableau périodique. La couche d'électrons contient le même nombre d'électrons qu'il y a de protons dans le noyau. Cela signifie qu'un atome est, en général, électriquement neutre.

Le physicien danois, Niels Bohr, publie en 1913 un modèle de la structure de l'atome. Il démontre que les atomes ne peuvent se produire que dans un état dit stationnaire et avec une énergie déterminée. Si l'atome passe d'un état d'énergie à un autre, un quantum de rayonnement est émis. Il s'agit d'un photon. Ces différentes transitions se manifestent sous la forme de lumière avec différentes longueurs d'onde. Dans un spectrographe, elles apparaissent comme des raies dans le spectre d'émission de l'atome.

Quelles sont les quatre phases de la matière ?

Les atomes maintenus ensemble par une liaison chimique sont appelés molécules. Celles-ci sont si petites, que 1 mm3 d'air à la pression atmosphérique contient env. 2,55 x 1016 molécules. En principe, toute matière peut exister à quatre états différents :

- état solide

- état liquide

- état gazeux

- état plasma


A l'état solide, les molécules sont serrées dans une structure en treillis avec une forte liaison. A des températures supérieures au zéro absolu, un certain degré de mouvement moléculaire se produit. Dans cet état, existe une vibration autour d'une position équilibrée, qui devient plus rapide quand la température augmente. Lorsqu'une substance à l'état solide est chauffée au point que le mouvement des molécules n'est plus empêché par le réseau rigide, elles se détachent, la substance fond et devient liquide. Si le liquide est encore chauffé, la liaison moléculaire est entièrement rompue et la substance liquide passe à l'état gazeux, ce gaz se dilate dans tous les sens et se mélange aux autres gaz de la pièce. Lorsque les molécules de gaz sont refroidies, elles perdent en vélocité et se lient à nouveau les unes aux autres pour produire de la condensation. Cependant, si les molécules de gaz sont chauffées davantage, elles se décomposent en sous-particules individuelles et forment un plasma d'électrons et de noyaux atomiques.


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