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L'eau : un liquide ordinaire ou extraordinaire
/ UTLS - la suite
/ 15-07-2005
/ Canal-u.fr
CABANE Bernard
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L'eau est un liquide dont les propriétés sont tout à fait surprenantes, à la fois comme liquide pur et comme solvant. C'est un liquide très cohésif : ses températures de cristallisation et d'ébullition sont très élevées pour un liquide qui n'est ni ionique, ni métallique, et dont la masse molaire est faible. Cette cohésion est assurée par les liaisons hydrogène entre molécules d'eau ; l'eau fait ainsi partie d'un petit groupe de liquides qu'on appelle liquides associés. Cependant, parmi ces liquides, la cohésion de l'eau est remarquable, et elle se traduit par une chaleur spécifique énorme. Cette résistance aux variations de température a des conséquences climatiques importantes, puisque la capacité calorifique des océans leur fait jouer le rôle de régulateurs thermiques du climat. L'eau est aussi un liquide très cohésif d'un point de vue diélectrique : sa constante diélectrique est bien plus élevée que celle qu'on attendrait sur la base de la valeur du moment dipolaire de la molécule isolée. C'est aussi, dans les conditions usuelles de température et de pression, un liquide peu dense : les atomes y occupent moins de la moitié du volume total ; une grande partie du volume de l'eau liquide est donc formée de cavités. Le volume occupé par ces cavités varie de manière tout à fait anormale à basse température. D'abord, l'eau se dilate quand on la refroidit en dessous d'une température appelée température du maximum de densité. Ensuite, l'eau se dilate encore de 9 % en cristallisant, contrairement à la plupart des liquides, qui se contractent d'environ 10 % en cristallisant. Cette augmentation de volume, qui fait flotter la glace sur l'eau, a des conséquences environnementales considérables : si la glace était plus dense que l'eau liquide, toute la glace formée dans les régions arctiques coulerait au fond des océans au lieu de former une banquise qui les isole thermiquement des températures extérieures, et la production de glace continuerait jusqu'à congélation complète de ces océans Pour presque tous les liquides, l'application d'une pression réduit la fluidité et favorise le solide par rapport au liquide. Au contraire, pour l'eau à basse température, l'application d'une pression accroît la fluidité et favorise le liquide par rapport à la glace. Cet effet anormal de la pression permet à l'eau de rester fluide lorqu'elle est confinée dans des pores ou des films nanométriques, contrairement aux autres liquides qui se solidifient sous l'effet des pressions de confinement. Cette persistance de l'état fluide est capitale pour le fonctionnement des cellules biologiques : en effet, de nombreux processus requièrent le déplacement de couches d'hydratation avant le contact entre macromolécules, ou avant le passage d'un ligand vers son récepteur. De même le passage des ions à travers les canaux qui traversent les membranes des cellules n'est possible que grâce à l'état fluide de l'eau confinée dans ces canaux. Les théories anciennes attribuaient toutes ces anomalies au fait que les molécules d'eau sont liées par des liaisons H. En ce sens, l'eau devrait avoir des propriétés « en ligne » avec celles d'autres liquides associés (éthanol, glycols, amides). Pour les propriétés de cohésion, c'est une bonne hypothèse de départ bien que les propriétés de l'eau (densité d'énergie cohésive, constante diélectrique) soient supérieures à celles des liquides comparables. Pour les autres propriétés, cette hypothèse n'est pas suffisante : les autres liquides associés ne partagent pas les propriétés volumiques anormales de l'eau, ni son polymorphisme, ni son comportement comme solvant. Certains liquides ont un comportement qui ressemble à celui de l'eau pour une de ses propriétés : par exemple, on connaît quelques liquides qui se dilatent à basse température, ou en cristallisant. Nous découvrirons peut-être un jour que chacune des propriétés anormales de l'eau existe aussi dans un autre liquide. Cependant il est remarquable qu'un seul liquide rassemble autant d'anomalies. Il y a donc un besoin d'explication, auquel ne répondent pas les théories développées pour les liquides simples. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, physique des liquides, permittivité, liaison hydrogène, fluidité, dissolution, constante diélectrique, cohésion, eau, solvant
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Les unités de mesure
/ IUT en ligne, Unisciel
/ 2008
/ Unisciel
Billonnet Laurent
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En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de grandeurs physiques. Elles permettent de qualifier et de donner un ordre de grandeur de la grandeur physique considéree. Différents systèmes d'unités sont basés sur des choix différents du jeu d'unités fondamentales. De nos jours, le système d'unités le plus utilisé est le Système International d'unités (SI). Mot(s) clés libre(s) : grandeurs physiques, constantes physiques, unités de mesure, systèmes d'unités, systèmes international d'unités, métrologie
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Avogadro, sa constante : entre mythe et réalité
/ CultureSciences-Chimie
/ 20-05-2012
/ Unisciel
Barbaud Fanny
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La définition de la mole, unité de mesure des quantités de matière du Système International, date de 1971 soit il y a seulement 41 ans ! Le nombre d'entités (atomes, molécules, ions, électrons, etc.) contenues dans une mole est connue sous le nom de constante d'Avogadro. C'est l'histoire particulière de cette constante et du scientifique dont elle porte le nom que nous allons détailler dans cet article. Mot(s) clés libre(s) : Avogadro, Constante, Chimie, Histoire, Modélisation, Microscopique
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La gravitation universelle, de Newton à la relativité
/ Observatoire de Paris
/ 09-2006
/ Unisciel
Arlot Jean-Eudes
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La gravitation universelle a expliqué beaucoup de choses mais reste en elle-même inexpliquée. Une nouvelle approche de la description de l'univers va permettre d'expliquer certaines choses que la gravitation universelle de Newton n'expliquait pas. Dans ce chapitre nous présenteront le cheminement des idées, qui ont mené de la gravitation universelle à la relativité générale. Mot(s) clés libre(s) : gravitation universelle, relativité, dynamique relativiste, relativité restreinte, relativité générale, relativité galiléenne, constante de gravitation, Newton, Galilée, Einstein
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Sur les traces de la matière dans le cosmos
/ UTLS - la suite, Université Pierre et Marie Curie-Paris 6
/ 19-06-2004
/ Canal-U - OAI Archive
ANSARI Réza
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L'exposé débutera par une présentation synthétique de l'état actuel des connaissances concernant la genèse et l'histoire de l'Univers (modèle du big bang). Nous préciserons le rôle des différentes formes de matière et d'énergie dans l'évolution et la structuration de l'Univers. Ceci nous permettra en particulier d'introduire les concepts de la matière sombre et de l'énergie noire. La plus grande partie de l'exposé sera consacré à un tour d'horizon de quelques unes des méthodes utilisées pour identifier et caractériser les différentes composantes de matière et d'énergie présentes dans l'univers. Nous verrons en particulier comment l'étude des anisotropies du fond diffus micro-ondes permet de contraindre le contenu matériel du cosmos. Ce fond de rayonnement électromagnétique est le vestige du passé chaud de l'Univers et ses infimes anisotropies nous révèlent les clés de la physique de l'univers primordial. Nous montrerons ensuite comment l'observation des supernovae lointaines, véritables feux d'artifices cosmiques, apportent une information complémentaire à travers les contraintes obtenues sur la géométrie globale de l'univers. Enfin, la dernière partie de l'exposé nous amènera à explorer les étoiles à neutrons, ainsi que les trous noirs et leurs disques d'accrétion. Les observations à haute énergie, dans le domaine des rayons X et gamma permettent de lever le voile sur ces objets, sièges des phénomènes les plus violents dans l'univers. Dans les prochaines années, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ouvriront peut-être une nouvelle fenêtre d'observation de ces objets insolites. Mot(s) clés libre(s) : Big Bang, constante cosmologique, cosmologie, énergie noire, espace, étoile à neutrons, fond diffus cosmologique, galaxie, matière, matière noire, modèle standard, origines de l'univers, particule élémentaire, physique des particules, rayonnement électrom
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