Questions aux experts
Matière et matériaux
Les corps pâteux
Un corps pur passe de l'état solide à l'état liquide à une température précise. Cela signifie-t-il que les corps pâteux sont tous des mélanges ?
Pourtant la paraffine peut devenir molle lorsqu'on la chauffe et c'est un corps pur. Qu'en est-il ?
Tout a fait d'accord avec J. L. Basdevant. En effet cette classification en "état solide" et "état liquide" est souvent arbitraire et une conséquence du fait que l'homme essaie de mettre les choses dans "les petites boîtes" pour faciliter sa compréhension !
Les polymères (plastiques) sont un bon exemple de l'exception à la règle. Si un polymère possède une large distribution de masses moléculaires, c'est à dire que les molécules, ou groupes d'atomes liés les uns aux autres, ont beaucoup de tailles différentes, comme une assiette de spaghetti avec beaucoup de longueurs différentes, le processus de fusion peut avoir lieu sur une plage de températures de plusieurs degrés.
En plus, ceci peut dépendre de la vitesse de chauffe! Ceci peut expliquer, du moins partiellement, le comportement observé avec la paraffine - elle est chimiquement pure mais possède une gamme de masses moléculaires. Ceci est souvent modélisé (phénoménologiquement) par une partie élastique (allongement proportionnelle à la force appliquée-donc solide) et une partie visqueuse (vitesse d'allongement proportionnelle à la force - donc liquide) dans le même corps!
Si le polymère subit un choc mécanique, il se porte plutôt comme un solide, mais s'il subit une force qui augmente lentement, il se porte plutôt comme un liquide-cf. commentaire de JLB.
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Je vous remercie pour ces renseignements : encore une fois, nous pouvons constater que la nature est bien complexe et qu'il est parfois difficile de faire rentrer les choses dans des classifications bien nettes. C'est un des problèmes quand on veut faire des sciences à l'école élémentaire, car on s'attaque parfois à des problèmes ardus. Je retiens donc de votre réponse que : des substances pures formées de molécules complexes ont donc des propriétés mécaniques très diverses. De plus je crois que l'influence de la température variera selon les substances.
En conséquence, seuls les corps purs atomiques (métaux) ou moléculaires avec de petites molécules (eau, alcool), ont peut-être trois états bien nets.
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Je crois que c'est tout à fait correct et bien vu, au moins dans les conditions de température, de pression et de densité "à peu près" normales.
Pas "normales" veut dire que les propriétés mécaniques, magnétiques etc. d'objets sous haute pression comme le cœur de la Terre, ultra-denses comme les naines blanches sont à nouveau insolites. Mais c'est entrer dans quelque chose de plus compliqué (de même que l'état plasma de milieux ultra chauds comme le soleil).
Dans des conditions "normales" une petite molécule (H2O ou C2H5OH) est très "rigide" et indéformable, contrairement à une longue chaîne polymérisée.
L'influence de la pression est un phénomène courant. En appuyant une lame de couteau ou un fil métallique sur un pain de glace, on s'aperçoit que la glace fond à l'endroit où s'exerce la pression, et se resolidifie au-dessus. On peut ainsi "traverser" un pain de glace avec un couteau sans qu'il soit, au bout du compte, tranché en deux.
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La distinction solide-liquide n'est pas absolue, je crois, et subtile (ou, encore, dire que la matière existe sous 3 formes: liquide, solide, gaz est un peu sommaire). J'ai toujours gardé le souvenir du fait que si on pose une bougie horizontalement sur 2 supports à ses 2 extrémités, elle reste droite. Si on fait la même chose avec un bâton de cire à cacheter, le bâton se courbe sous son poids. Le bâton est "pâteux", voire visqueux ou liquide, sur une échelle de temps longue, alors que la bougie est "solide". Mais si on tape dessus, la bougie est molle et la cire à cacheter est dure (dans les même conditions de température et de pression). (On peut extrapoler à la lave des volcans etc.)
Il y a d'autres formes drôles de la matière. Le Silly Putty (qui doit bien encore exister dans les magasins de jouets) est mou à basse vitesse, mais très élastique à plus grande vitesse (de même les pâtes dégoûtantes avec lesquelles les dentistes font des moulages). A l'inverse, il y a les liquides non-newtoniens, visqueux à basse vitesse et très fluides quand on les agite (par exemple de la peinture "qui est fluide sur le pinceau, mais qui ne coule pas sur le mur"!).
De même, il y a, dans l'industrie du caoutchouc, des polymères (des corps purs) de formules voisines, qui ont des propriétés mécaniques d'une diversité fascinante. (De la super balle presque parfaitement élastique à des gommes très "tendres" qui ne rebondissent pas et ont une excellente adhérence pour les voitures de course).
Je pense que l'énoncé "tout corps pur a une température de fusion donnée" est un peu trop catégorique. Surtout si l'on introduit la notion de corps "pâteux".