Définition : Fluide
On appelle fluide un milieu matériel déformable. Cela regroupe les liquides, les gaz et les plasmas.
Gaz et plasmas se distinguent des liquides par leur caractère compressible (leur volume dépend significativement de la pression). La compressibilité des liquides étant très faible, on la négligera dans l'ensemble des problèmes.
Définition : Pression / Force pressante
Tout fluide exerce sur une force sur les parois avec lesquelles il est en contact. Cette force est répartie sur l'ensemble de la surface et on la modélise par une force unique, la force pressante \({\vec F}_P\), possédant les caractéristiques suivantes :
orthogonale à la surface ;
dirigée du fluide vers la surface ;
appliquée au centre de poussée.
Sa valeur dépend de la pression P du fluide et de la surface S :
Unités :
\(\mathrm {F_P}\) s'exprime en newton (N) ;
P s'exprime en pascal (Pa) ;
S s'exprime en \(\mathbf {m^2}\).
Activité d'exploration - Le modèle microscopique des fluides
Question⚓
Le lien ci-dessous permet d'accéder à l'activité du Livre Scolaire.
Activité d'exploration - Le modèle microscopique des fluides
Ci-dessous, le lien permettant d'accéder directement à l'animation permettant de simuler le comportement des molécules.
Solution⚓
1. L'état solide de l'eau est caractérisé microscopiquement par une organisation fixe des molécules. On constate sur l'animation qu'une augmentation de la température se traduit par une agitation croissante.
À l'état liquide, les molécules restent proches les unes des autres mais l'ensemble adopte la forme du contenant. L'agitation thermique est plus importante.
À l'état gazeux, les molécules occupent tout le volume offert, les distances intermoléculaires sont plus grandes.
2. Dans la simulation proposée, il est possible de faire varier les paramètres suivants :
température ;
volume, en déplaçant le couvercle ;
quantité de matière en utilisant la pompe.
3. Dans la simulation, à l'état liquide, aucune particule de frappe le couvercle, donc la pression mesurée est nulle (la somme des chocs microscopiques est nulle).
Synthèse
État | Propriété macroscopique de la matière | Propriété microscopique du modèle |
|---|---|---|
Solide | Indéformable, adopte une forme propre, indépendamment du contenant. | En moyenne, les particules sont fixes les unes para rapport aux autres. Elles oscillent autour d'une position moyenne (agitation thermique). |
Liquide | Déformable, adopte la forme du contenant. | Les particules sont proches les unes des autres, quasiment au contact. Elles sont mobiles les unes par rapport aux autres. |
Gaz | Déformable, compressible, occupe tout le volume offert. | Les distances entre les particules sont très grandes par rapport à leur taille. Elles interagissent lors de chocs. |