ÉTAT (en science PHYSIQUE)

-état (en Physique)

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

Voici les principaux états utilisés en Physique :

ETAT d’AGRÉGATION (de la matière)

Il s'agit de la structure des éléments constitutifs d'un corp matériel, 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 les éléments d'un système

 

ETAT de CONDUCTION

Facilité de circulation de l’électricité (donc propension à produire des électrons)

 

ETAT DIELECTRIQUE

L'état diélectrique caractèrise un corps isolant (qui ne conduit pas les charges électriques)

 

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

Il se définit pour une zone d’énergie, dans un système 

τ’ = n.E / V

avec E(J) = énergie interne (par exemple d'un cristal)

n(adimensionnel) = nombre d’arrangements des composants unitaires

V(m3) = volume

 

ETAT d’ÉQUILIBRE

En thermodynamique, c'est un équilibre local

 

ETAT FONDAMENTAL

Etat d’énergie minimale pour une particule (par ex.l'état fondamental des atomes de valence est celui de ceux présentant le minimum d’énergie)

 

ETAT HYGROMÉTRIQUE (ou Fraction de saturation ou Humidité relative)

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

Particularité de ce qui bouge (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, chargé et énergétique)

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 QUANTIQUE

situation (non déterministe), exprimant toutes les probabilités (possibilités) de mesures pour les paramètres d'un système

 

ETAT SPÉCIFIQUE

concernant les 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 STRUCTUREL d'un MATERIAU

L'état structurel exprime la façon dont sont rangées les molécules (sous forme cristalline, vitreuse, tropique.....)

 

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

 

MICRO-ETAT

on évoque ici (en microphysique), l'ensemble des paramètres concernant un volume unitaire (impulsions, nombres quantiques, vitesses....)

 

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 du genre 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

est la fonction de partition* microcanonique** d'un système

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

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

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