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Physique · Glossaire

Qu'est-ce que « Échelles microscopique et macroscopique » ?

Définition 20.1 Physique universitaire — 1re année · Chapitre 20 — Théorie cinétique et gaz parfait

À l’échelle microscopique, la matière est faite de molécules : 1 mol1\,\mathrm{mol} en contient NA=6.02×1023 N_A = 6.02 \times 10^{23}\,, chacune large d’environ 0.3 nm0.3\,\mathrm{nm} ; dans un gaz aux conditions ordinaires, elles sont distantes de 3 nm3\,\mathrm{nm}, se déplacent à des centaines de mètres par seconde et se heurtent tous les 70 nm70\,\mathrm{nm} environ. À l’échelle macroscopique, un système est décrit par quelques variables d’état — pression PP, volume VV, température TT, quantité de matière nn — qui sont des moyennes sur des nombres énormes de molécules. Une variable est extensive si elle double quand le système double (VV, nn, masse, énergie), intensive sinon (PP, TT, masse volumique).

Exemples

Exemple 20.8 (Quelques nombres pour l’air)

Azote à 300 K300\,\mathrm{K} : u=3×8.314×300/0.028=517 m/su = \sqrt{3 \times 8.314 \times 300/0.028} = 517\,\mathrm{m}/\mathrm{s} ; hydrogène, 1930 m/s1930\,\mathrm{m}/\mathrm{s} ; plus c’est lourd, plus c’est lent, en 1/M1/\sqrt M. À 1 bar1\,\mathrm{bar} et 300 K300\,\mathrm{K}, n∗=P/kBT=2.4×1025 m−3n^* = P/k_BT = 2.4 \times 10^{25}\,\mathrm{m}^{-3} : 24 L24\,\mathrm{L} par mole, 2.7×1022 2.7 \times 10^{22}\, molécules dans un litre. Une salle de 200 m3200\,\mathrm{m}^{3} : 8300 mol8300\,\mathrm{mol}, soit 240 kg240\,\mathrm{kg} d’air.

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