SM4 – Cristallographie
I Les solides
I.1 Les ´etats de la mati`ere
Il existe 3 ´etats physique de la mati`ere : les ´etats gazeux ( ou ), liquide () et solide (). a L’´etat gazeux (mod`ele du gaz parfait)
Supposons une boˆıte de volume constant contenant mol´ecules (ou atomes) identiques.
C’est dans l’´etat gazeux que la densit´e des mol´ecules est la plus faible. c’est donc dans cet ´etat que les interaction entre mol´ecules sont les plus faibles.
Au point qu’on est conduit, pour ´etudier cet ´etat en physique 1, `a mod´eliser les gaz r´eels par un gaz imaginaire appel´e gaz parfait pour lequel il n’y a aucune interaction entre les mol´ecules.
L’´energie potentielle d’interaction d’un gaz parfait est donc nulle : ℰ
≡ 0.
L’´energie interne d’un gaz parfait est donc purement cin´etique (les mol´ecules ont un mouvement microscopique d´esordonn´e incessant) : = ℰ
, + ℰ, = 0 +
Σ
=1
< >
Et si le gaz parfait est monoatomique (), avec le nombre de mol´ecules qui le constituent et sa temp´erature (en degr´e kelvin), on d´emontre que : =
Σ
=1
1
2 < 2 >=
3
2 ∝ (, )
Cl : l’´etat gazeux est un ´etat compl`etement d´esordonn´e. Les mol´ecules n’ont, id´ealement, aucune interaction entre elles (ℰ ≪ ℰ). b L’´etat liquide
Si la densit´e des mol´ecules dans la boˆıt´e augmente ( ↗), les interactions ne sont plus n´egigeables et de l’´etat gazeux on passe `a l’´etat liquide.
L’´etat liquide est un ´etat qui occupe un volume fix´e, mais adopte la forme du r´ecipient qui le contient. Il poss`ede une structure ordonn´ee `a courte distance (quelques mol´ecules en interaction), mais d´esordonn´e `a grande distance. L’agencement des mol´ecules (ℰ) est en permanence remani´e par l’agitation mol´eculaire (ℰ). C’est un ´etat globalement d´esordonn´e mais condens´e. pour un liquide : ℰ ∼ ℰ. c L’´etat solide
L’´etat solide, ´etat ordonn´e et condens´e, se pr´esente principalement sous deux formes : une forme cristalline et une forme