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Qu’est-ce que le point de fusion des matériaux – Définition

Point de fusion des matériaux. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion des matériaux

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Voir aussi: Points de fusion – Tableau périodique

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. L’ajout d’une chaleur convertira le solide en liquide sans changement de température. Au point de fusion, les deux phases d’une substance, liquide et vapeur, ont des énergies libres identiques et sont donc également susceptibles d’exister. En dessous du point de fusion, le solide est l’état le plus stable des deux, alors qu’au-dessus, la forme liquide est préférée. Le point de fusion d’une substance dépend de la pression et est généralement spécifié à la pression standard. Considérée comme la température du passage inverse du liquide au solide, elle est appelée point de congélation ou point de cristallisation.

Voir aussi: Dépression du point de fusion

La première théorie expliquant le mécanisme de fusion dans la masse a été proposée par Lindemann, qui a utilisé la vibration des atomes dans le cristal pour expliquer la transition de fusion. Les solides sont similaires aux liquides en ce sens que les deux sont des états condensés, avec des particules beaucoup plus proches les unes des autres que celles d’un gaz. Les atomes d’un solide sont étroitement liés les uns aux autres, soit dans un réseau géométrique régulier (solides cristallins, qui comprennent les métaux et la glace ordinaire) ou irrégulièrement (un solide amorphe tel que le verre à vitre commun), et sont généralement de faible énergie. Le mouvement d’atomes, d’ions ou de molécules individuels dans un solide est limité au mouvement vibratoire autour d’un point fixe. Lorsqu’un solide est chauffé, ses particules vibrent plus rapidement car le solide absorbe l’énergie cinétique. À un moment donné, l’amplitude de vibration devient si grande que les atomes commencent à envahir l’espace de leurs plus proches voisins et à les déranger, et le processus de fusion s’enclenche. Le point de fusion est la température à laquelle les vibrations perturbatrices des particules du solide surmontent les forces d’attraction opérant à l’intérieur du solide.

Comme pour les points d’ébullition, le point de fusion d’un solide dépend de la force de ces forces attractives. Par exemple, le chlorure de sodium (NaCl) est un composé ionique constitué d’une multitude de liaisons ioniques fortes. Le chlorure de sodium fond à 801 °C. D’autre part, la glace (solide H2O) est un composé moléculaire dont les molécules sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène, ce qui est effectivement un exemple fort d’une interaction entre deux dipôles permanents. Bien que les liaisons hydrogène soient les plus fortes des forces intermoléculaires, la force des liaisons hydrogène est bien inférieure à celle des liaisons ioniques. Le point de fusion de la glace est de 0 °C.

Les liaisons covalentes entraînent souvent la formation de petites collections d’atomes mieux connectés appelés molécules, qui, dans les solides et les liquides, sont liés à d’autres molécules par des forces souvent beaucoup plus faibles que les liaisons covalentes qui maintiennent les molécules ensemble en interne. Ces liaisons intermoléculaires faibles confèrent aux substances moléculaires organiques, telles que les cires et les huiles, leur caractère de masse molle et leurs points de fusion bas (dans les liquides, les molécules doivent cesser le contact le plus structuré ou orienté les unes avec les autres).

point de fusion et d'ébullition

References :
 
Science des matériaux:

  1. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
  2. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
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  4. En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
  5. Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
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  7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
  8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir au dessus:

Propriétés thermiques

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