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 : 1mol1\,\mathrm{mol} en contient NA=6.02×1023N_A = 6.02 \times 10^{23}\,, chacune large d’environ 0.3nm0.3\,\mathrm{nm} ; dans un gaz aux conditions ordinaires, elles sont distantes de 3nm3\,\mathrm{nm}, se déplacent à des centaines de mètres par seconde et se heurtent tous les 70nm70\,\mathrm{nm} environ. À l’échelle macroscopique, un système est décrit par quelques variables d’étatpression 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 300K300\,\mathrm{K} : u=3×8.314×300/0.028=517m/su = \sqrt{3 \times 8.314 \times 300/0.028} = 517\,\mathrm{m}/\mathrm{s} ; hydrogène, 1930m/s1930\,\mathrm{m}/\mathrm{s} ; plus c’est lourd, plus c’est lent, en 1/M1/\sqrt M. À 1bar1\,\mathrm{bar} et 300K300\,\mathrm{K}, n=P/kBT=2.4×1025m3n^* = P/k_BT = 2.4 \times 10^{25}\,\mathrm{m}^{-3} : 24L24\,\mathrm{L} par mole, 2.7×10222.7 \times 10^{22}\, molécules dans un litre. Une salle de 200m3200\,\mathrm{m}^{3} : 8300mol8300\,\mathrm{mol}, soit 240kg240\,\mathrm{kg} d’air.

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