FORMULES PHYSIQUE-GÉNÉRALE

-état (en Physique)

L'état est la situation (configuration) d’un système à un moment donné.

Voici quelques états utilisés en Physique :

ETAT d’AGRÉGATION (de la matière)

Il concerne la structure des éléments constitutifs de la matière à un moment donné

Il en existe toute une panoplie: états solide, liquide, gazeux , plasmatique, de superfluidité quantique, de quasi-cristaux, supersolide.....

 

ETAT CINÉTIQUE

Ensemble de relations énergétiques entre particules quantiques

 

ETAT de CONDUCTION

C'est une facilité de circulation de l’électricité (donc propension à produire des électrons)

 

ETAT DIELECTRIQUE

C'est le caractère d’un corps isolant (qui ne conduit pas les charges électriques)

 

ETAT d’ÉNERGIE VOLUMIQUE ou densité volumique d’état (τ')

Il se définit par rapport à une zone d’énergie 

τ= / V.E

avec E(J)= énergie interne du cristal

n(nombre)= nombre d’états

V(m3)= volume



ETAT d’ÉQUILIBRE

En thermodynamique, c'est un équilibre local



ETAT FONDAMENTAL

Etat d’énergie minimale pour un atome (les atomes de valence sont alors au minimum d’énergie)

 

ETAT HYGROMÉTRIQUE (ou Fraction de saturation ou Humidité relative)

Notion caractérisant le pourcentage de vapeur d’eau de l’atmosphère, c'est à dire : (pression de vapeur d’eau à température T° ) / (pression saturante à T° )



ETAT de MOUVEMENT

Par exemple les transports

 

ETAT PARTICULAIRE

En Physique quantique, un stock de particules baryoniques , plutôt que d'être appréhendé par des quantités,est plutôt considéré par les états des particules constitutives (ETAT signifiant occupation d’une situation, au sens géométrique ou au sens charge)

Il en résulte un calcul de probabilité d’état, dit Statistique, nombre sans dimension dont le symbole de désignation est noté nx)

Par exemple la statistique de Bose-Einstein

 

ETAT de PROBABILITÉ ÉNERGÉTIQUE

w = 1 / e(F’B) -1

où w(nombre)= probabilité pour trouver (dans un réseau, à température T) un état d’énergie l’équilibre

avec F’B(nombre)= facteur de Boltzmann

 

ETAT SPÉCIFIQUE

(par ex: de caractéristiques spécifiques d’aspect, de spin, d’isomérie....)



ETAT STATIONNAIRE

Etat thermodynamique où les variables d’état ne varient plus, mais où les échanges énergétiques persistent.

Le système reçoit de l’énergie sans que ses variables thermodynamiques changent (ce n’est donc pas un état d’équilibre)

 

ETAT de VIBRATIONS

t= dE / h.f.nxB.df

avec td(s)= densité d’états de vibrations par zone de fréquences propres

E(J)= énergie interne du cristal

h(J-s)= constante de Planck (6, 62606876.10-34 J-s)

f(Hz)= fréquence

nxB(nombre)= distribution de Bose-Einstein



NOTIONS LIEES

-une variable d'état (ou paramètre d'état ou grandeur d'état)

(pouvant être thermodynamique, électromagnétique, d’espace, etc) : c'est une grandeur permettant de définir une condition du système et dont l’évolution en fera changer l’état macroscopique .

Une telle variable peut être intensive (quand elle exprime les aspects qualitatifs de l’intérieur d’un système,comme la pression, la température, le potentiel,....)

elle peut être extensive (quand elle concerne les aspects quantitatifs de la matière incluse dans le système,comme la masse,l'énergie interne,....)

-un vecteur d'état représente géométriquement une variable d’état

-une fonction d'état (représentée par l’équation d’état) est une formule d’interconnexion entre les grandeurs d’état du système, permettant de le définir à un moment donné de son évolution -mais elle ne concerne pas l’historique ni l’environnement de cet état-

Une fonction d'état est l'état limité à la structure du système et limité à l'instant donné

En thermodynamique par exemple, une fonction d’état concerne la relation instantanée entre la température, la pression, les proportions de composants....

voir les divers cas d’équation d’état aux chapitres des gaz parfaits, des gaz réels, des liquides et solides (exemples : équation du viriel, équation de Van der Waals...)

En résistance des matériaux, on peut citer la loi de Hooke comme fonction d’état, en électromagnétisme la loi de Curie, etc

 

Une équation d'état est polytropique quand elle ne dépend pas de la température >>

par exemple p = K.ρ' (1+1/np)  où p(Pa) est la pression, K est une constante numérique, ρ'(kg/m3) est la masse volumique, (1 + 1/np) est l'indice adiabatique du matériau (γ) .

Quand np est faible,le matériau est rigide et si np est nul, le matériau est incompressible

-un changement d'état (ou transformation)

représente les modifications de l’état d’agrégation d’un corps et pouvant être un changement physique (comme une transition de PHASE comme fusion, solidification, sublimation, aimantation....), ou une modification des Variables d’état (soit thermodynamiques, soit électromagnétiques, soit d’espace, etc)

Quand on est dans le cas d'un changement d'état, la configuration initiale est dite "état initial" et sa configuration après le changement est dite "état final"

-une densité d'état

Une densité d'état est la fonction de partition microcanonique d'un système

Nota : la fonction de partition est une grandeur impliquant les propriétés statistiques des éléments constitutifs d'un système en équilibre thermodynamique

.... et microcanonique signifie "faisant partie de l'ensemble des systèmes thermodynamiques isolés (de l'extérieur) et d'énergie constante"

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-excitation (en Physique)

Excitation signifie "ayant reçu une forme d'énergie depuis une source", elle-même dite inductrice (extérieure)

On lit souvent qu’un phénomène d'origine active (fréquence, radiation, source....) est "d’excitation", ce qui est inexact, car un phénomène actif est toujours inducteur et c'est lui qui va créer ailleurs une excitation (un inducteur est "excitatif", mais il n'est pas "d'excitation")

 

EXCITATION POUR les PARTICULES (molécules, électrons, noyaux....):

L'excitation est l’acquisition d’une énergie nouvelle, apportée par une cause excitative externe, ce qui entraîne, pour la particule, la modification soit de sa position, soit de sa rotation, soit de sa vibration, soit des 2 ou des 3. Par exemple un électron heurté par un photon va devenir (ou va avoir un niveau) excité car il va acquérir une énergie et va changer d'état énergétique (et changer de niveau)

A l'inverse d'ailleurs, s'il réémet le photon, il va revenir à son niveau d'énergie antérieur

= [X1. X2]..(1 + α]/ Ω.l1²

F(N)= force d'interaction, incluant à la fois (l'interaction des entités induites entre elles) ainsi que (l'interaction interne des diverses particules qui les constituent)

X1 et 2 sont 2 entités-charges induites de même nature qui interagissent

  est le facteur (ou coefficient) de milieu, c’est à dire une caractéristique (dimensionnelle) du vide (milieu où s'effectue l’interaction)

 

EXCITATION DANS les INTERACTIONS

Une grandeur énergétique inductrice (entité-charge, champ, FLUX, potentiel....) -et cela aussi bien en gravitation qu'en électromagnétisme- créé, à une certaine distance, une autre grandeur dite induite (ou d'excitation), dès lors que la valeur disruptive du facteur de milieu est atteinte. Ceci correspond à un transfert d'énergie par interaction.(grâce à des particules transmettrices, dites bosons de jauge)

Les 4 grandeurs ainsi induites dites «charges d'excitation» (masse, couleur, charge électrique et saveur) réagissent par ailleurs entre elles, selon une loi unique : la loi de Newton généralisée

= [X1. X2]..(1 + e-l1/ l2]/ Ω.l1²

F(N)= force d'interaction

X1 et 2 sont 2 entités-charges induites de même nature qui interagissent

est le facteur (ou coefficient) de milieu, c’est à dire une caractéristique (dimensionnelle) de l’endroit (ou milieu) où s'effectue l’interaction

l1(m)= distance entre les entités-charges

l2(m)= distance limite de l’interaction (dite portée)

Ω(sr) est l'angle solide à l’intérieur duquel s’effectue l’interaction et qui est souvent l’espace entier (mais pas nécessairement) Si c'est l'espace entier, Ω vaut 4∏ stéradians

α = [e-l1/ l2 est la constante de couplage

si les grandeurs induites sont des masses(m)   est la constante de gravitation symbolisée [valant 8,385.10-10m3-sr/kg-s²]: c'est l'interaction gravitationnelle

si les grandeurs induites sont des quantités de mouvement ou couleurs(Q') est le facteur de Yukawa symbolisé Y (valant 9,32.10-27m-sr/kg): c'est l'interaction forte

si les grandeurs induites sont des charges électriques (Qest l'inductivité symbolisé ξ’(valant 1,129409068.1011m-sr/F): c'est l'interaction électromagnétique

si les grandeurs induites sont des masses magnétiques ampèriennes ou saveurs (K)est la perméabilité magnétique μ (valant 1,2566370614.10-6 H-sr): c'est l'interaction faible

 

GRANDEURS UTILISEES pour l'EXCITATION

-les entités-charge induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> cette entité-charge est la  masse m (dimension M)

En électricité >>> cette entité-charge est la charge électrique (dimension T.I)

En gravitation conjointe >>> l'entité-charge est la quantité de mouvement ou couleur Q'm (L.M.T-1)

En magnétisme (conjoint de l'électricité) >>> cette entité-charge est la masse magnétique ampèrienne ou saveur (dimension L.I)

-les FLUX induits (ou FLUX d'excitation)

En gravitation >>> c'est le FLUX gravitationnel induit L* (dimension M.A-1)

En électricité >>> c'est le FLUX d'excitation électrique F' (dimension T.I.A-1)

En gravitation conjointe >>> c'est le FLUX dynamique F* (dimension L.M.T-1.A-1)

En magnétisme >>> c'est le FLUX d'excitation magnétique B'(dimension L.I.A-1)

-les entités-charges linéiques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse linéique m* (dimension L-1.M)

En électricité >>> c'est la charge linéique électrique q* (dimension L-1.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est le débit-masse M* (dimension M.T-1)

En magnétisme >>> c'est la puissance de feuillet magnétique i(dimension I)

-les potentiels induits (ou potentiels d'excitation)

En gravitation >>> c'est le potentiel gravitationnel de Yukawa j* (dimension L-1.M.A-1 )

En électricité >>> c'est le potentiel d'excitation électrique (dimension L-1.T.I.A-1)

En gravitation conjointe >>> c'est le potentiel d'excitat° gravitant  i' (dimension M.T-1. A -1)

En magnétisme >>> c'est le potentiel d'excitation magnétique  I' (dimension I.A -1)

-les entités-charges surfaciques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse surfacique Y' (dimension L-2.M)

En électricité >>> c'est la polarisation électrique σ (dimension L-2.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est la viscosité dynamique η (dimension L-1.M .T-1)

En magnétisme >>> c'est l'aimantation (dimension L-1.I)

-les champs induits (ou champs d'excitation)

En gravitation >>> c'est le champ de gravitation induit g' (dimension L-2.M.A-1 )

En électricité >>> c'est le champ d'excitation (déplacement) D(dimension L-1.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> c'est le champ dynamique S' (dimension M.T-2. A -1)

En magnétisme >>> c'est le champ d'excitation magnétique H(dimension L-1.I .A-1)

-les entités-charges volumiques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la  masse volumique (dimension L-3.M)

En électricité >>> c'est la charge électrique volumique V' (dimension L-3 .T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est l'impulsion volumique (dimension L-2.M .T-1)

En magnétisme >>> c'est la densité superficielle de courant ρ* (dimension L-1.I )

-les entités-charges volumiques angulaires induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse volumique spatiale  j* (dimension L-3.M.A-1 )

En électricité >>> c'est la densité superf. de potentiel de charge (dimension L-3.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> inusité (dimension L-2.M.T-1.A-1)

En magnétisme >>> c'est le courant surfacique spatial J (dimension L-2.I .A-1)

-les moments d'entité-charge induite (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est le moment statique M(dimension L.M)

En électricité >>> c'est le moment électrique coulombien Mé (dimension L.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est l'action a (dimension L2.M .T-1)

En magnétisme >>> c'est le moment magnétique  ampèrien Mg (dimension L².I)

-les moments de FLUX induits (ou de FLUX d'excitation)

En gravitation >>> c'est le moment statique spatial (dimension L.M.A-1 )

En électricité >>> c'est le moment électrique intrinsèque M(dimension L.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> c'est le moment cinétique M(dimension L2..M.T-1.A-1 )

En magnétisme >>> c'est le moment électrocinétique (magnéton) μ' (dimension L2.I .A-1)

 

EXCITATIONS ÉLECTRIQUE, MAGNÉTIQUE, MÉCANIQUE, ROTATOIRE, VIBRATOIRE

-l'excitation électrique est un terme raccourci pour champ d’excitation électrique

-l'excitation magnétique est un terme raccourci pour champ d’excitation magnétique

-l'excitation mécanique concerne l'apport énergétique produit par une force externe (par exemple une corde tendue est dite excitée, quand une force latérale induit une amplitude latérale)

-les excitations rotatoire et vibratoire (ar) sont des cas particuliers d’action (qui est une grandeur induite -un moment- comme vu ci-dessus)

Equation aux dimensions structurelles : L².M.T -1       Symbole a       

Unité S.I + : Joule- seconde (J-s)

 

RELATION ENTRE EXCITATION ET INDUCTION

Etant donné que l'une crée l'autre, il y a obligatoirement liaison intime entre les 2 notions : chaque grandeur d'excitation est reliée à la grandeur inductrice qui la crée par la formule très générale:

grandeur d'excitation = grandeur inductice / facteur de milieu correspondant

Exemples : m = Y*/ G  où m est la masse (entité-charge d'excitation, ou induite), Y* la charge mésonique (entité-charge inductrice) et le facteur de milieu de la gravitation, nommé "constante de gravitation"

autre exemple : σ = E'/ ξ'   σ est la polarisation électrique (grandeur induite), E'est l'électrisation (inductrice) et ξ' l'inductivité (qui est le facteur de milieu pour l'électricité)

 

EXCITON: c'est une quasi-particule  qui résulte de la propagation progressive d'une énergie de source externe, dans les molécules d'un diélectrique

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-exitance

L'exitance est une puissance surfacique spatiale émise (cas des rayonnements émis par des petites surfaces)

Synonymes : débit de fluence énergétique

L'exitance est utilisée aussi bien pour la lumière que pour les rayonnements thermiques et même ionisants

Equation de dimensions  : M.T-3.A-1       Symboles de désignation Dy      

Unité S.I.+ : W/m²-sr

Dy = P / S.W

avec Dy(W/m²-sr)= exitance énergétique (émise)

P(W)= puissance émise par une petite surface S(m²) en un angle solideΩ(sr)

Nota : si l'émission provient de grandes surfaces, on nomme cette grandeur Emittance

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-expansion

L'expansion est l'augmentation spontanée des dimensions géométriques d’un corps.En général il s’agit du volume, mais on peut accessoirement utiliser la notion pour une ou 2 dimensions géométriques (longueur ou surface)

 

EXPANSION VOLUMÉTRIQUE

C’est le rapport entre (volume final) et (volume initial)

 

COEFFICIENT d'EXPANSION ISOBARE

C'est le synonyme du coefficient de variation surfacique isobare ?s (variation de surface par rapport à la température (?S/S0.?T. dimension ? -1)

Dans les corps de taille géométrique usuelle, ?s vaut, pour les solides, entre 2.10-7 et -5 K-1

 

EXPANSION de l’UNIVERS

Voir chapitre spécial

 

 

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-exposition (en Physique)

L'exposition exprime qu’un corps absorbe de l'énergie venant de l’extérieur

(par exemple énergies acoustique, ou de rayonnements, etc....)

Par définition, c'est la partie d'énergie reçue par une surface, qui est absorbée

Dimensions  : M.T-2        Symbole de désignation : W'       Unité S.I.+ : le J/m²

 

Dans les TOUS les CAS d'ÉTUDE de RAYONNEMENTS (rayons ionisants, rayons lumineux, rayons à effets calorifiques) les formules sont les mêmes

W‘i = p*.t    et   W'i = Pa/ S.t    et   W'i = Da.t.Ω

avec W'i(J/m² ou lx-s)= exposition absorbée

p*(lx)= flux surfacique reçu pendant le temps t(s) sur une surface S(m²)

t(s)= temps

Da(W/m²-sr ou lux/sr)= absorptivité (en thermique) ou absorbance (en lumière)

Ω(sr)= angle solide



EXPOSITION en PHOTOGRAPHIE

C'est également la quantité d'énergie lumineuse surfacique (comme ci-dessus), affectée d'un coefficient de sensibilité d'émulsion photographique de l'appareil envers la lumière (dit norme ISO)

L'exposition est W‘i = KISO.p*.t  et elle dépend donc de t (temps de pose ou durée d'exposition), de p* (flux qui a été accepté par l'ouverture de l'appareil) et d'un coeff de sensibilité KISO

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-facteur en Physique

En Physique, il existe 2 types de Facteurs 

1.FACTEUR, SYNONYME de COEFFICIENT >>

c'est un rapport (adimensionnel) entre 2 grandeurs similaires et on y trouve les cas particuliers suivants >>>

-facteur d'affaiblissement (F'a) voir chapitre atténuation

-facteur d'amortissement (F's) voir chapitre oscillation

-facteur d'amplification (F'h )voir chapitre information

-facteur d'atténuation (F'a) voir chapitre atténuation

-facteur de Boltzmann (F'B) voir chapitre spécial sous ce nom

-facteur de bruit voir chapitre bruit

-facteur de charge voir chapitre décrochage d'un avion

-facteur de contre-réaction (--) voir chapitre contre-réaction

-facteur de couplage (F') voir chapitre inductance(mutuelle)

-facteur de crête (1,414) voir chapitre circuit en courant alternatif

-facteur de diffusion (F'd) voir chapitre diffusion (généralités)

-facteurs de directivité (F'y) voir chapitre directivité

-facteur de dispersion (1-F'²o) voir chapitre inductance

-facteur d'échelle (F'é) voir chapitre expansion de l'univers

-facteur d'encastrement (F'c) voir chapitre directivité (acoustique)

-facteur de fission (r5) voir chapitre Éénergie nucléaire

-facteur de forme voir circuit alternatif

-facteur de fréquence (K) voir chapitre vitesse de réaction

-facteur de friction voir chapitre écoulements réels

-facteur gyromagnétique (F'g) voir chapitre énergie spatiale (particules)

-facteur d'insonorisation (i*i) voir chapitre données physiologiques acoustiques

-facteur de luminance (F') voir chapitre luminance

-facteur de multiplication (ou de proportionnalité) (--) terme classique de mathématiques (multiplicateur)

-facteur de puissance (cos ?) voir chapitre impédance électrique

-facteur de qualité (F') voir chapitre amortissement

-facteur de réactance (sin ?) voir chapitre impédance électrique

-facteur de réflexion (F') voir chapitre superposition ondes

-facteur relativiste (F') voir chapitre relativité

-facteur de résolution (F') voir chapitre Résolution

-facteur spectral de transmission lumineuse (y?) voir chapitreTransmission lumineuse

-facteur de transmission (yt) voir chapitre Fibre optique

-facteur de visibilité relative (F'v) voir chapitres œil et Visibilité

 

2.FACTEUR, SYNONYME de "CARACTÉRISTIQUE D’UN PHÉNOMÈNE"

C'est alors une notion dimensionnelle. On utilise cette notion dans >>>

-facteur de Coriolis (--) voir chapitre accélération de Coriolis

-facteur électroacoustique (b*) voir chapitre réception acoustique

-facteur de distorsion (F'x) voir chapitre distorsion

-facteur de force (Tf) voir chapitre induction magnétique

-facteur d'intensité de contrainte (W'f) voir chapitre limites (résistance des matériaux)

-facteur de Landé (F'L) voir chapitre facteurs gyromagnétiques

-facteur de mérite électrique (F'm) voir chapitre condensateur (énergie volumique)

 

-facteur de milieu () voir chapitre spécial sous ce nom

 

-facteur(s) de Van der Waals (K2 & 3) voir chapitre gaz réels

 

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-feed-back et feeder

Un feed-back est un système où une partie de l'énergie produite est réinjectée dans sa cause de création

 

Un feeder est un conducteur de structure quelconque, transportant sans perte notable un courant, depuis un producteur jusqu’à un utilisateur

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-fiabilité

La fiabilité d’un appareil est le rapport :

(probable durée de fonctionnement normal) / (durée convenue comme base de fonctionnement maximal)

 

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-fibre

Une fibre (d'un matériau) est une ligne parallèle à la ligne moyenne

La fibre neutre est la fibre où il n'y a pas de contrainte interne.

Elle passe par le centre de gravitéde chaque section droite du corps

Une fibre optique est un tube de matière transparente (âme) dans lequel chemine un flux lumineux

 

Une fibre optique dénommée aussi Guide de lumière, ou Guide optique est un tube de matière transparente (âme)

Dans ce tube chemine un flux lumineux, grâce à une série de réflexions totales sur ses parois internes, gainées pour être rendues réfléchissantes.

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-filtration

1.FILTRATION des OBJETS

Pour un mélange de corps, la filtration exprime une séparation des PHASESfluideet solide.

Le filtre est le milieu de séparation-en général un solide poreux- agissant sous pression normale ou surajoutée.

Le filtre peut aussi appartenir au vivant (les reins, les poumons)

Le liquide qui traverse le filtre est dit perméat ou filtrat

Le solide qui est retenu dans le filtre est dit résidu ou rétentat ou plus familièrement gâteau

La matière filtrante (constituant du filtre) est dite médium (ex: le kieselguhr)

Le taux de filtration est la quantité de filtrat recueillie par unité de temps

La sédimentation est une filtration naturelle (sous seule influence de la gravité

 

TYPES de PRODUITS à FILTRER

Les matières à filtrer sont classables >>>

1.1.soit par leurs masses réparties en volumes comme :

-des microproduits, qui peuvent être des pollens, des spores, des bactéries ou microbes (10-15 à -12 kg/m3)

-des aérosols, qui sont des pseudo-PHASES homogènes de particules en suspension dans un gaz (10-11 à -5 kg/m3)

-des rejets (poussières industrielles ou de cheminées) (10-6 à -2 kg/m3)

-des granulats (> 10-1 kg/m3)

1.2.soit par leur dimension, exprimée en micron (ou micromètre μm) comme :

le brouillard(1 à 50)--la brume(50 à 200)--la bruine(100 à 500)--la pluie(500 à 10000)-les virus(0,01 à 0,1)--les bactéries(1 à 10)--les spores et pollens(10 à 100)--les poussières d'habitat(0,001 à 1)--les poussières métallurgiques(0,001 à 100)--les poussières industrielles(1 à 10000)--l'amiante(1 à 10)--les fines, d'origine minérale ou de scierie industrielle (100 à 1000)--les fumées pétrolières(0,1 à 1)--les fumées de cheminées(0,01 à 1)--les fumées des volcans(1 à 100)

 

TYPES de FILTRES AERIENS

Ils sont classés en fonction de leur mode (mécanisme) d'interception :

-par tamisage : on limite le diamètre des particules à filtrer par un espacement limite entre les fibres du filtre

-par interception : le choc ou l'interaction gravifique entre la particule et un élément du filtre

cause la fin de trajectoire du rétentat

-par diffusion : une particule a un mouvement vibratoire (brownien) dont le front d'onde est cassé par un élément du filtre (faisant fonction d'obstacle), d'où arrêt de la particule

 

-efficacité des filtres en milieu aérien

l'efficacité d'un filtre en milieu gazeux est le rapport :

différence des concentrations entre l'amont et l'aval, comparée à la concentration amont

L'efficacité des filtres à tamisage est surtout bonne pour les dimensions de particules > 10 microns

Celle des fitres à diffusion pour des particules de dimensions # 0,1 μm

Celle des filtres à interception-inertie est surtout valable pour des dimensions de 1 à 10 microns (μm)

 

-quantité de filtrat recueillie

 elle est variable avec le type de filtre, donc pas de formulation possible

 

FILTRATION en MILIEU AQUEUX

-débit de filtration en milieu aqueux (formules de Poiseuille et de Darcy)

Q = n.Dp.lr4 / 8.h.lé

ou bien Q = S.Dp.Sh / h.lé

avec Q(m3/s)= débit

n = nombre de cheminements (canaux) perpendiculaires à l'écoulement

S(m²)= section de filtrage

Sh(m²)= perméabilité intrinsèque

Dp(Pa)= différence de pression entre les 2 faces du filtre

h(pl)= viscosité dynamique

lé(m) = épaisseur du filtre

lr(m) = rayon des pores

Nota : on suppose ci-dessus que le décolmatage du filtre est résolu

 

-la perméance (dimension d'un temps) est un paramètre de filtration liquide

Elle est fonction exponentielle de la compacité du filtre, du diamètre de ses fils, de son épaisseur et d'un paramètre spécifique dit «efficacité de collecte»

-cas particulier d'un filtre de piscine

il est ici présenté un exemple de filtre à sable pour piscine, avec rappel des formules reliant les divers paramètres de l'installation :

Q (débit de la pompe) = 22 m3/h soit 6,1.10-3 m3/s

S (section du tube d'alimentation) = diamètre 50, soit S  # 2.10-3

Fp (poids de l'eau) = Q.v.ρ' = 6,1.10-3.3.103 = 20 N

v = vitesse du flux = Q/S = 3 m/s (donné aussi par abaque)

M* = débit-masse d'eau = environ 6 kg/s

p = pression = poids d'eau/section = 20/2.10-3 = 104 Pa (soit 0,1 bar)

 

NOTIONS PROCHES de la FILTRATION des corps

Criblage et tamisage sont des genres de filtrations à travers un corps maillé (ou tramé)

Adsorpsion est le piégeage de molécules par un tamis moléculaire

Voir si besoin ce chapitre

 

2.La FILTRATION en ELECTRICITE

La filtration exprime ici une modification d'un courant, afin de ne garder que ses composants utiles (les parties indésirables -filtrées- ne sont cependant pas rejetées à l'extérieur, mais elles sont transformées, soit en chaleur soit en autres courants subalternes)

Un filtre électrique est un circuit où s'opèrent des modifications sur l'intensité, sur le voltage ou sur la fréquence d'un courant entre son entrée et sa sortie de ce circuit. Il y a souvent une évolution desdites grandeurs au cours du temps.

Un filtre électronique est en général constitué de résistances, de réactances, de quadripôles, et sert à modifier un signal (électrique)

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-fluctuation

Une fluctuation est une variation spontanée et aléatoire d’une grandeur macroscopique autour de sa valeur moyenne

Un champ de fluctuations est une zone de fluctuations (de positions, d'oscillations...)

Les principaux cas de fluctuations sont :

FLUCTUATION du RAYONNEMENT RÉSIDUEL COSMOLOGIQUE

La température du rayonnement résiduel (vestige du big bang) relevée à ce jour est de 2,727 +/- 0,002 °K (ce rayonnement étant nommé F.D.C. en français ou C.M.B. en anglais)

On constate que cette température fluctue légèrement selon le lieu où elle est mesurée (± 10 -5), ce qui expliquerait que si ces petites variations existaient déjà au début de l'univers, elles purent causer des distorsions de répartition (densité) de matière, d’où possibilité de rupture d'isotropie, justifiant des concentrations massiques (allant jusqu'à former des galaxies)

Le maximum de cette fluctuation, intervenu quand l'univers n'avait pas encore 300.000 ans est dénommé "pic acoustique"

 

FLUCTUATION de L'ÉNERGIE du VIDE

L'énergie du vide fluctue autour d'une valeur moyenne d'énergie dit"point zéro" valant 2,6.10-10 Joules

En un lieuoù elle atteint juste cette valeur, on estime qu'il y a alors création de matière grâce à la charge mésonique unitaire qui s'y trouve (le quantum de charge mésonique Y* vaut  2,4.10-36 m3-sr/s²)

On a alors m = Y* / G 

où m(kg) = masse créée (~2,86.10-27 kg , c'est à dire la masse moyenne d'une particule élémentaire)

et G = constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]

La création (sans charge électrique) d'une particule pérenne, à partir des fluctuations du vide (éther) implique que la constante cosmologique varie localement de ΔKλ  = Y*.ρ' / c2.m

où Kλ(sr/m²)= constante cosmologique

Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique disponible dans le vide

c(m/s)= vitesse de la lumière dans le vide (2,99792458 .10m/s)

ρ'(kg/m3)= masse volumique d’espace

Ces particules nouvellement crées peuvent être définitives, mais elle peuvent être aussi d'un type fugace, car on est dans une zone où rien n'est très affirmé, selon que l'on passe juste au-dessus ou revient juste au-dessous de la valeur énergétique du point zéro.

Les particules fugaces (dites aussi virtuelles), sont crées sous forme de paires (électron-positron par exemple) et elles apparaissent et disparaissent en permanence 

Comme l’énergie d’un système qui peut fluctuer de ΔE, le fait pendant un temps Δt, selon l'équation d'incertitude ΔE.ΔT # h(quantum) ,même si on ne peut la mesurer, on a au moins la possibilité de calculer le temps d'apparition-disparition de ces particules fugaces >> c'est t = h / 2m0.c²

avec h(J-s)= action (= constante de Planck = 6,62606876.10-34 J-s)

m0 (kg)= masse de la particule

c(m/s)= constante d'Einstein(2,99792458 .10m/s)

Comme les particules sont de masse # de 2,9.10-27 kg , on trouve pratiquement ici  t # 10-24s.

Ce va-et-vient des particules fugaces est nommé fluctuation du vide quantique

Les particules virtuelles servent à expliquer pourquoi -dans certaines interactions- les masses des résultats sont plus élevées que les masses des constituants.

Elles servent aussi à expliquer l'effet Casimir

Ecrantage

Quand une particule massique est créée, il arrive que, parallèlement, la disruption du facteur de milieu électrique (l'inductivité) incite à la création de charges élémentaires (e+ et e-) Apparaissent alors entre ces diverses charges induites, des interactions de gravité d'une part et d'électromagnétisme d'autre part . L'écart énergétique entre les 2 interactions se nommécrantage

Selon les particules en cause, l’écrantage atteint de 0 à 6%

 

FLUCTUATION en CHIMIE

Il s'agit de la fluctuation de certaines variables, en particulier dans les réactions

-si aucune variable ne fluctue (la variance est alors nulle): c’est un système invariant (on peut en représenter les variations par un seul point)

-si l'une des variables (pression, ou concentration, etc....) fluctue, les autres varient en fonction de cette fluctuation >>> les variations seront représentables par une courbe plane 

-si 2 variables fluctuent, les autres varient en fonction de cette fluctuation et les variations seront représentables par une surface

-si 3 variables fluctuent, les variations seront représentables par un volume

 

FLUCTUATION de DIFFUSION

Dans une solution, les molécules sont en permanente diffusion . Ceci est le résultat de fluctuations thermiques dans la suspension, désignées sous le nom de « mouvement Brownien ».

La constante de diffusion νest liée à la taille de l'objet qui diffuse, selon une formule dite de Stokes-Einstein >> νd = kT / 6π.η.lrh

où η(pl) est la viscosité dynamique du solvant, et lrh(m) le rayon de la molécule supposée sphérique qui est alors nommé rayon hydrodynamique

k(J/K)= constante de Boltzmann (1,3806503. 10-23 J / K)

 

FLUCTUATION de la DIMINUTION d'ENTROPIE (loin de l'équilibre)

c'est la généralisation du 2° principe de thermodynamique

 

FLUCTUATION de DISSIPATION

Le théorème de la fluctuation-dissipation énonce que :

A l'équilibre thermodynamique d'un système conducteur, Y= / k.T.i

oùYa(Siemens)= admittance

k(J/K)= constante de Boltzmann

T(K)= température

i(A)= intensité électrique

Q(C)= charge électrique

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-flux (débit)

Le terme flux a deux sens en Physique

Celui considéré ici est un flux = débit (c'est à dire que c'est une quelconque grandeur considérée par unité de temps)

Ce terme a la même signification que "courant"

flux est alors écrit en minuscules, pour le distinguer de l'autre FLUX, écrit en MAJUSCULES, qui est un FLUX de champ >>> à voir par ailleurs



DIFFERENTS flux(-débits)

-flux d’énergie (P) qu'on nomme aussi puissance = énergie quelconque considérée dans l’unité de temps.

Exemples : flux lumineux (ou puissance lumineuse) Pl , flux thermique (ou puissance calorifique) Pt, flux osmotique (ou puissance osmotique) Po ....

Dimension L2.M.T-3

-flux de quantité de mouvement (F) plus connu sous le nom de force (qui est donc une  quantité de mouvement dans l’unité de temps). Dimension L.M.T -2

-flux de particules (fp) souvent nommé débit de particules = nombre de particules considérées en une unité de temps . Dimension T -1

-flux de quantité de matière(E’) = quantité de matière considérée dans une unité de temps. Dimension N.T -1

-flux fluidique (Q) plutôt nommé débit-volume (ou même nommé écoulement) = volume de fluide pris en une unité de temps. Dimension : L3.T -1

-flux de polarisation électrique(σ) ou densité surfacique de courant = polarisation prise en une unité de temps.Dimension : L-2.I

-flux de puissance expression parfois trouvée, mais qui ne veut rien dire, car une puissance c'est déjà un flux (d'énergie)

-flux de courant = expression ridicule, puisqu'un flux, c’est un courant

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