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Hamid — 2007-10-27T16:53:46Z

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Source :
– http://www.culture.gouv.fr/

Le mur de Planck

Béatrice — 2007-03-01T20:45:12Z

Le mur de Planck, situé à 10-43 secondes après l'instant 0 du Bing Bang, ce mur est une barrière géante à la physique classique ou quantique.

La connaissance humaine s'arrête à ce mur.

Cet article a été créé à partir des liens :
– wikipedia.org
– techno-science.net
– astronoross.info
– pythacli.chez-alice.fr

Le mur de Planck (du nom du physicien Max Planck) désigne la période de l'histoire de l'univers où ce dernier avait un âge de l'ordre du temps de Planck, à savoir environ 10 E− 44 secondes.

Avant ce temps, période appelée l'ère de Planck, toutes les lois actuelles de la physique classique comme de la physique quantique trouvent leur limitation dans la mesure où il devient nécessaire d'avoir une description microscopique de la gravitation (on appelle une telle théorie gravité quantique) qui reste encore mystérieuse à ce jour.

Dans l'ère de Planck : les grandeurs comme la pression, la température sont si élevées que l'espace-temps semble acquérir une courbure infinie, ce qu'on appelle encore une singularité en relativité générale.

La taille de l'univers à cet instant est de l'ordre de la longueur de Planck, dénotée Lplanck, et vaut approximativement 10 E-33 cm, ce qui est la plus petite distance physique ayant un sens dans les théories actuelles.
Elle représente l'échelle de longueur naturelle dans laquelle serait écrite une éventuelle théorie de la gravité quantique.

Grâce à la Théorie des cordes, le mur de Planck, peut être défini par cinq choses :

– Le temps : Le temps de Planck qui est de 5,39 x 10 E-44s. Ce temps accélère, décélère en permanence.

– La distance : La distance de Planck qui est de 1, 62 x 10 E-33cm, est la plus petite unité d'espace, la plus petite distance physique ayant un sens, par exemple, entre 2 points de l'univers.
Pour comparaison un atome d'hydrogène (l'atome le plus répandu dans l'univers) est 10 millions de milliards de fois plus grand que la distance de Planck.

– La température : Aucune chose actuelle ne peut être comparée à cette température qui est de 10 E32 degrés Kelvin (0°K = -273, 15°C)

– L'énergie : Cette énergie est la même qui règne actuellement dans tout l'univers, qui est de 1,22 x 10 E28 eV (électrons/Volt)

– La densité : La densité de Planck, qui est 10 E94 fois celle de l'eau.

Entre l'instant zéro et le mur de Planck se définirait plutôt avec les mathématiques.

Diagramme de phase Cu-Zn

Béatrice — 2006-11-02T00:18:00Z

Le diagramme d'équilibre Cu-Zn indique une solubilité maximale de 39% de Zn vers à 456°C : phase alpha de structure cubique face centrée (Cf zone jaune sur le diagramme de phase ci-dessous).
Mais en pratique industrielle : la phase béta de structure cubique centrée, hors équilibre, apparaît au delà de 35% de Zn.

Diagramme de phase Cu-Zn

1- Laiton « 1er titre » monophasé alpha : CuZn5 à CuZn35

Les alliages contenant jusqu'à 35% de Zinc sont monophasés.
Ils sont réputés pour leurs propriétés de ductilité et leur aptitude à la déformation à froid.

L'alliage de type alpha le plus largement utilisé est l'alliage 64/36 "common brass". Il est l'alliage le meilleur marché (le zinc est généralement moins cher que le cuivre). Toutefois, l'alliage à 30% de zinc "cartridge brass" offre une meilleure ductibilité et une résistance à la corrosion supérieure.

2- Laiton « 2nd titre » biphasé alpha + béta : CuZn40

Au delà de 35% de Zinc : la phase béta apparaît et la dureté augmente. La ductibilité à froid des alliages alpha + béta n'est pas très bonne, mais ils présentent une excellent ductibilité à chaud en raison de la plasticité de la phase béta à haute température.

3- Passage de la solution béta désordonnée à la solution stable béta prime

Aux environs de 450°C à 470°C : la phase béta se transforme pour donner la phase béta prime. Cette modification de structure est liée au passage des atomes de Zinc d'une structure aléatoire à une structure ordonnée dans le réseau. L'aspect de la microstructure n'est pas affecté par ce changement dont l'influence sur les propriétés mécaniques est négligeable.

C'est donc toujours cette phase béta prime qui est présente dans l'alliage à température ambiante (Cf zone bleue sur le diagramme de phase).
La phase béta prime est dure et fragile. En ce sens, elle ne permet pas de déformation à froid, et favorise donc le fractionnement des copeaux et, par conséquent, l'usinabilité du métal.

L'alliage à deux phases le plus répandu est le laiton 60/40. Les laitons duplex présentent une excellente ductibilité aux températures de déformation à chaud et existent dès lors aussi à l'état forgé par extrusion et laminage à chaud.

4- La concentration limite en Zinc pour les usages commerciaux : 42%

La concentration limite en Zinc est de 42%. Au delà de cette limite, les alliages sont trop fragiles et n'ont pas d'utilité commerciale.

Cet article a été rédigé à partir des liens :
– http://docinsa.insa-lyon.fr/these/2002/assouli/Annexe1.pdf

Diagramme de phase : généralités

Béatrice — 2006-10-31T23:03:00Z

Un diagramme de phase est une expression utilisée en thermodynamique ; elle indique une représentation graphique, généralement à deux ou trois dimensions, représentant les domaines de l'état physique ou phase d'un système (corps pur ou mélange de corps purs), en fonction de variables, choisies pour faciliter la compréhension des phénomènes étudiés.

Les diagrammes les plus simples concernent un corps pur avec pour variables la température et la pression.

Le diagramme de phase s'établit expérimentalement : on fait varier les conditions et l'on observe les changements de phase.

Les changements de phase peuvent s'observer de plusieurs manières :

– certains produisent de la chaleur (par exemple la condensation ou une réaction chimique exothermique) ou en absorbent (par exemple la fusion ou des réactions chimiques endothermiques), donc en mesurant les flux de chaleur, on sait si un changement de phase a lieu ; c'est l'analyse thermodifférentielle (ATD) ;

– certains induisent un changement de volume, une contraction (comme la condensation ou le réarrangement des atomes d'un solide dans une configuration plus compacte) ou une expansion (comme la vaporisation ou le réarrangement des atomes d'un solide dans une configuration moins compacte), il suffit alors de mesurer les changements de volume, par exemple avec un piston mobile, la force étant imposée par le poids d'une masse ou bien par un système hydraulique ;

– on peut à l'inverse observer les variations de pression, avec un manomètre, en imposant le volume avec un piston mobile actionné par une vis sans fin ;

– observer à l'œil nu l'état du système (par exemple la fusion des cristaux) ;

– pour les différentes phases solides, on peut reconnaître les différentes phases cristallines par diffraction de rayons X ; on peut faire l'analyse sur l'échantillon chaud, ou bien tremper l'échantillon, c'est-à-dire lui faire subir un refroidissement rapide afin qu'il conserve sa structure d'équilibre à chaud même lorsqu'il est froid (il n'est donc pas à l'équilibre).

1- Diagramme de phase d'un corps pur

En fonction des conditions de pression et température, un corps pur se présente sous une ou plusieurs de ses phases : solide, liquide, gazeuse.

Pour une pression et une température données, un corps existe généralement sous une seule phase sauf :

– au point triple où les 3 phases coexistent à une température et à une pression données,
– pour un couple (pression, température) correspondant à une transition de phase.

Définition du point critique :
Entre une phase liquide et une phase vapeur (vaporisation - liquéfaction) : la courbe de changement d'état s'interrompt en un point appelé point critique, au-delà 3 duquel le corps ne présente plus qu'une seule phase : "fluide", plutôt proche d'un gaz aux pressions inférieures à la pression critique, plutôt proche d'un liquide aux températures inférieures à la température critique.

2- Diagramme Binaire

Lorsque l'on a un système composé de deux corps purs, le système peut être sous plusieurs formes :

– entièrement solide, chaque corps cristallisant séparément ;
– entièrement solide, les deux corps étant parfaitement mélangés sous la forme d'un composé défini, appelé "eutectique", "eutectoïde", "péritectique" ou "péritectoïde" selon la manière dont il se décompose en chauffant ;
– mélange solide-liquide ;
– entièrement liquide, sous la forme de deux liquide non miscibles (émulsion), ou d'un seul liquide parfaitement homogène (une seule phase) ;
– mélange liquide-gaz (aérosol, ou bien gaz au-dessus d'un liquide) ;
gaz (un gaz est toujours homogène pour de faibles variations d'altitude).

Commençons par un exemple de diagramme binaire simple à solution solide unique :

Dans certains cas, comme par exemple pour les alliages argent-or, il n'y a pas de composé défini. Dans ces cas-là, le diagramme binaire est très simple, comme illustré ci-dessous :

Diagramme de Phase Binaire simple à Solution Solide Unique

– TA la température de fusion du corps pur A,
– TB la température de fusion du corps pur B,
– Liquidus : au-dessus de cette courbe, le produit est entièrement liquide,
– Solidus : en dessous de cette courbe, tout le produit est solide

Entre le liquidus et le solidus, on a un mélange solide-liquide.

La solidification se fait en général par précipitation : il y a formation de germes de phase solide au sein du liquide (germination, nucleation en Anglais) puis croissance de ces germes.

Courbe de Solidification

À pression constante, la solidification des corps purs se fait à température constante , la chaleur libérée par la solidification (chaleur latente de fusion) compense la chaleur perdue par le refroidissement.

Voici maintenant un exemple d'un diagramme binaire où coexistent plusieurs phases :

Diagramme de phase binaire eau-sel à atmosphère constante

3- Les composés définis

Les composés définis sont des composés dont le changement de phase se fait à température constante. On distingue :

– les eutectiques : un eutectique fond à température constante, il se comporte en fait comme un corps pur ;

– les eutectoïdes : les eutectoïdes subissent une transformation de phase solide-solide à température constante ; la seule différence avec les eutectiques est que la phase au-delà de la température limite n'est pas liquide ;

– les péritectiques : il y a une transformation solide A → solide B + liquide à température constante ;

– les péritectoïdes : il y a une transformation solide A → solide B + solide C à température constante.

Cet article a été rédigé à partir des liens :
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Diagramme_de_phase
– http://heberge.univ-tlemcen.dz/ b_belhachemi/diagrammes.html
– http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=3335
– http://www.unice.fr/zetetique/polycop_phys.pdf

Plan d'expérience

Béatrice — 2006-10-30T14:46:49Z

Yrelay vous propose un exemple simple de la méthodologie du plan d'expérience.

Considérons un marchand de téléviseurs.
Il souhaite mettre en oeuvre un plan d'expérience pour diminuer le nombre de défauts au cours de son procédé de brasage.

Il faut tout d'abord définir "ce que l'on veut mesurer" :
dans notre exemple : ce sera la moyenne des défauts constatés sur des lots de 20 soudures observées.
On appellera cela la réponse Y.

Il faut ensuite lister les facteurs pouvant influencer le nombre de défauts ainsi que leurs valeurs mini et maxi (notées par les symboles -1 ou +1) :

dans notre exemple il y en a 3 :
– facteur A : température du bain variant entre 229°C et 234°C
– facteur B : température de préchauffe variant entre 140°C et 160°C
– facteur C : hauteur de la vague sur buse variant entre 8 mm et 10 mm

Il faut réaliser 2 puissance n facteurs = 2exp3 = 8 expériences différentes.

Les 8 expériences différentes se contruisent ainsi :
– 1ère expérience : les 3 facteurs A, B, C prennent leur valeur mini
– 2ème expérience : le facteur A prend sa valeur maxi et B et C leurs valeurs mini
– 3ème expérience : le facteur A prend sa valeur mini, B sa valeur maxi et C sa valeur mini

et ainsi de suite.

Ces 8 expériences peuvent ainsi se représenter par une matrice "immuable" :

N° exp.	Valeur A	Valeur B	Valeur C
1	x11 = -1	x12 = -1	x13 = -1
2	x21 = +1	x22 = -1	x23 = -1
3	-1	+1	-1
4	+1	+1	-1
5	-1	-1	+1
6	+1	-1	+1
7	-1	+1	+1
8	+1	+1	x83 = +1

On va "améliorer" cette matrice en rajoutant des colonnes supplémentaires à l'aide des formules suivantes :
– la colonne I (moyenne du plan) est par définition toujours égale à +1
– AB = valeur A * valeur B
– AC = valeur A * valeur C
– BC = valeur B * valeur C
– ABC = valeur A * valeur B * valeur C
– Y = résultats des expériences

Exp	I	A	B	C	AB	AC	BC	ABC	Y
1	+1	-1	-1	-1	+1	+1	+1	-1	10
2	+1	+1	-1	-1	-1	-1	+1	+1	7.6
3	+1	-1	+1	-1	-1	+1	-1	+1	11
4	+1	+1	+1	-1	+1	-1	-1	-1	7.6
5	+1	-1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	6.2
6	+1	+1	-1	+1	-1	+1	-1	-1	7.1
7	+1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	-1	6.3
8	+1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	7

On calcule ensuite les deux formules suivantes :

– I (Moyenne du plan) = Somme des réponses Y / Nombre d'expériences

– I = (10 + 7.6 + 11 + 7.6 + 6.2 + 7.1 + 6.3 + 7) / 8 = 7.85

– Ej (Influence du facteur j) = Somme des xij * Y / Nombre d'expériences

– Influence du facteur A = [(-1)*10 + (+1)*7.6 + (-1)*11 + (+1)*7.6 + (-1)*6.2 + (+1)*7.1 + (-1)*6.3 + (+1)*7] / 8 = - 0.525

– Influence de la simultanéité facteurs A et C = [(+1)*10 + (-1)*7.6 + (+1)*11 + (-1)*7.6 + (-1)*6.2 + (+1)*7.1 + (-1)*6.3 + (+1)*7] / 8 = 0.925

Et ainsi de suite : en ajoutant le résultat des coefficients d'influence sur la première ligne : la matrice est désormais complète :

Exp	I	A	B	C	AB	AC	BC	ABC	Y
E	7.85	-0.525	0.125	-1.2	-0.15	0.925	-0.125	0.1	.
1	+1	-1	-1	-1	+1	+1	+1	-1	10
2	+1	+1	-1	-1	-1	-1	+1	+1	7.6
3	+1	-1	+1	-1	-1	+1	-1	+1	11
4	+1	+1	+1	-1	+1	-1	-1	-1	7.6
5	+1	-1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	6.2
6	+1	+1	-1	+1	-1	+1	-1	-1	7.1
7	+1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	-1	6.3
8	+1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	7

On réalise ensuite un diagramme de Pareto avec les valeurs absolues des coefficients d'influence afin de déterminer les effets les plus forts :

Diagramme de Pareto sur les effets d'influence des facteurs

Ainsi, les facteurs les plus influents sont : C ; l'interaction AC et enfin A.
Les autres facteurs et interactions sont non-significatifs.

Il faut ensuite étudier de plus près le sens de l'influence des facteurs C ; AC et A.
Pour cela : nous utilisons une méthode graphique.

Lors des 8 expériences, lorsque le facteur C a sa valeur minimale (-1), les résultats sont : Y = 10 ; 7.6 ; 11 ; 7.6 soit une moyenne de (10 + 7.6 + 11 + 7.6) / 4 = 9.05

Lors des 8 expériences, lorsque le facteur C a sa valeur maximale (+1), les résultats sont : Y = 6.2 ; 7.1 ; 6.3 ; 7 soit une moyenne de (6.2 + 7.1 + 6.3 + 7) / 4 = 6.65

On dit que le nombre de défauts évolue linéairement en fonction du facteur C de la façon suivante (on a également représenté la moyenne des défauts I = 7.85) :

Evolution linéaire du nombre de défauts en fonction du facteur C

On représente également l'évolution du nombre de défauts en fonction de l'interaction AC et du facteur A :

Evolution linéaire du nombre de défauts en fonction du facteur AC

Evolution linéaire du nombre de défauts en fonction du facteur A

Conclusion :
L'objectif est de minimiser le nombre de défauts (Y).
Pour cela, on va régler les facteurs par ordre décroissant d'effet.
Ainsi, dans notre exemple, on va effectuer les réglages suivants :

– Il faut régler le facteur C au maximum de sa valeur
– Il faut régler l'interaction AC au minimum de sa valeur : C est déjà au maxi, donc on règle A au minimum.

Soit enfin le paramétrage optimal :
– C = 10 mm
– A = 229°C
– B est "indifférent"

Dans l'exemple que nous venons de décrire : les facteurs A, B et C sont dits "discontinus" puisqu'ils peuvent prendre soit une valeur minimale soit une valeur maximale.
Supposons désormais que l'on souhaite travailler avec des facteurs "continus", on peut modéliser la réponse Y de la façon suivante :

Y = I + Eaxa + Ebxb + Ecxc+ Eabxaxb + Ebcxbxc + Eacxaxc + Eabcxaxbxc

Si l'on ne retient que les facteurs influents C ; AC et A :
Y = 7.85 + Ecxc + Eacxac + Eaxa
Y = 7.85 - 1.2 * xc + 0.925 * xa * xc - 0.525 * xa

avec :
– xa = [A(°C) - (min + max)/2] / (max - min)/2
– xa = [A(°C) - (229 + 234)/2] / (234 - 229)/2
– xa = (A(°C) - 231.5)/2.5

– xc = [C(mm) - (min + max)/2] / (max - min)/2
– xc = [C(mm) - (10 + 8)/2] / (10 - 8)/2
– xc = C(mm) - 9

Y = 7.85 - 1.2 * xc + 0.925 * xa * xc - 0.525 * xa

Y = 7.85 - 1.2*[C - 9] + 0.925*[(A-231.5)/2.5]*(C - 9) - 0.525*[(A-231.5)/2.5]

Y = 752.505 - 86.855 * C(mm) + 0.37 * A(°C) * C(mm) - 3.54 * A(°C)

Domaine de valeur de la modélisation continue

On vérifie bien que le nombre de défauts Y prend sa plus petite valeur (-79.405) pour le paramétrage :
– C = 10 mm
– A = 229°C

et sa plus grande valeur pour le paramétrage :
– C = 8 mm
– A = 229°C

Cet article a été rédigé à partir des liens suivants :
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Plan_d'exp%C3%A9rience
– http://www.cyber.uhp-nancy.fr/demos/QUAL-004/cha_2/cha_2_9_3.html

Diagramme de Pareto ou la loi des 80/20

Béatrice — 2006-10-30T10:10:28Z

Le diagramme de Pareto est un moyen simple pour classer les phénomènes par ordre d'importance.

La popularité des diagrammes de Pareto provient d'une part parce que de nombreux phénomènes observés obéissent à la loi des 80/20 et que d'autre part, si 20% des causes produisent 80% des effets, il suffit de trvailler sur ces 20%là pour influencer fortement le phénomène. En ce sens, le diagramme de Pareto est un outil efficace de prise de décision.

La construction du diagramme de Pareto est réalisée comme suit :

1- Classer les données dans l'ordre décroissant

2- Calculer le % en face de chaque ligne

3- Ajouter le pourcentage cumulé en face de chaque ligne

4- Tracer le graphique : placer les barres (la plus grande à gauche) et tracer la courbe du pourcentage cumulé par dessus

5- Repérer le point 80% sur la courbe des % cumulés : en déduire le domaine d'étude

Donnons un exemple : Voici une liste de causes de défauts qualité avec leur fréquence rencontrée en atelier :

Causes des défauts	Fréquence en atelier
Erreur de jugement	4
Hors tolerance	5
Rayures	89
Fonctionnement	5
Poussieres	29
Taches	16

On applique les 5 recommandations :

Causes des défauts	Fréquence en atelier	Pourcentage	Pourcentage cumulé
Rayures	89	60%	60%
Poussieres	29	20%	80%
Taches	16	11%	91%
Fonctionnement	5	3%	94%
Hors Tolerance	5	3%	97%
Erreur de jugement	4	3%	100%

On trace le graphe :

Diagramme de Pareto

Le travail le plus efficace est donc d'étudier en priorité les rayures et les poussières.

Cet article a été rédigé à partir du lien :
– http://membres.lycos.fr/hconline/pareto.htm

La déformation plastique des métaux

Béatrice — 2006-10-26T14:49:52Z

1- Origine du module des cristaux

Soit 2 atomes séparés par une distance d'équilibre r0 : la force F qui s'exerce entre ces 2 atomes est nulle.

Si, par contre, on écarte l'atome de cette position : il subit une force de rappel F, proportionnelle à la distance de déséquilibre (r – r0) tant que (r – r0) reste suffisamment faible.

Ainsi, si les déplacements sont faibles, la liaison a un comportement élastique linéaire et on peut la modéliser comme un ressort de raideur = k0.

Soit la loi de Hooke avec le module d'Young :
sigma = k0 / r0 * (r – r0 / r0) = k0 / r0 * epsilon = E * epsilon

2- Courbe de traction normalisée d'un métal

Les métaux présentent un domaine important de déformation plastique sans rupture : ils sont ductiles.
Déformés au delà de 10-3 environ : les métaux subissent une modification irréversible et permanente de leurs dimensions.

Au cours d'un essai de traction d'un métal : on observera successivement :
– le domaine élastique (pas toujours bien visible)
– le domaine de déformation plastique
– le domaine de striction caractérisé par une réduction locale de la section où se concentre toute la déformation jusqu'à rupture de l'éprouvette.

Courbe contrainte_deformation

– Re ou se : limite d'élasticité : c'est la contrainte qui marque la fin du domaine élastique et le début du domaine plastique. Elle n'est pas toujours facile à repérer notamment sur les métaux purs de structure CFC.

– Re0.2 : limite d'élasticité conventionnelle à 0.2% : Cette valeur conventionnelle permet de s'affranchir de la difficulté à mesure parfois Re.

– Rm : contrainte à laquelle est soumis le matériaux au maximum de la charge, c'est à dire avant que n'apparaisse la sriction.

– Ar (A%) : allongement après rupture : c'est la mesure exprimée en pourcentage de l'allongement plastique total obtenu en remettant bout à bout les deux parties de l'éprouvette. Ar = A% = (l – l0) / l0

Si on effectue un essai de compression, aux faibles déformations, la courbe est superposable à celle d'un essai de traction.

Les 3 différents domaines de la déformation

3- Limite d'élasticité de quelques matériaux

La limite d ‘élasticité varie considérablement : de 50 000 Mpa pour le diamant à 0.1 Mpa pour les polymères expansés.

Les matériaux à haute limite élastique n'ont aucun domaine plastique (Re = Rm = A% = 0).

Les métaux ont la meilleure ductilité.

La limite d'élasticité des métaux est fortement influencée par les éléments d'alliage : à l'état pur, les métaux sont souvent très « mous » et présentent une grande aptitude à la déformation plastique.

Bien qu'elles aient une limite d'élasticité élevée, les céramiques se rompent généralement avant d'atteindre un tel niveau de contrainte : on ne peut donc pas déterminer la valeur de Re par un essai de traction. Il est préférable de réaliser un essai de compression ou de dureté.

4- Les dislocations : vecteur de la déformation

La plus petite déformation plastique possible est celle qui effectue une déformation de cisaillement selon un plan cristallin, avec translation d'un demi-cristal par rapport à l'autre, d'une valeur égale à celle du paramètre de maille.
Il y a rupture d'une liaison dans le plan atomique et rétablissement d'une liaison avec l'atome voisin, ce qui a pour effet de former une marche sur la surface du demi-cristal inférieur et de faire apparaître un demi-plan atomique supplémetaire dans le demi-cristal supérieur.

Le défaut réticulaire ainsi créé s'appelle « dislocation ».

Considérée en tant que défaut, une dislocation ne perturbe l'empilement cristallin parfait que dans le proche volume qui entoure la trace du demi-plan supplémentaire. Dès que l'on s'éloigne de quelques distances interatomiques, le cristal retrouve sa régularité.

Il existe deux types de dislocation : dislocation "coin" et "vis".

Dislocation coin

Dislocation Vis

Les dislocations peuvent subir deux types de mouvements :

– Le glissement : c'est celui qui a été décrit pour expliquer le rôle des dislocations dans la déformation éléméntaire. C'est un mouvement conservatif : il ne nécessite pas de flux de matière.

– La montée : ce mouvement concernant les dislocation coin est associé à un flux de matière. A des températures de l'ordre de 0.3-0.4, la montée des dislocations joue un rôle prépondérant dans le phénomène de fluage et dans elui de la restauration des structures écrouies.

Cet article a été rédigé à partir des liens suivants :
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Module_de_Young
– http://www.mat.ensmp.fr/Personnel/Besson/COURS_MATERIAUX/Cours%2013.pdf
– http://www.encyclopedie-enligne.com/l/lo/lois_de_deformation.html

La cristallographie

Béatrice — 2006-10-20T07:46:54Z

Le « cristal parfait » est un modèle utilisé pour représenter la structure de la matière cristalline.
Un cristal est un empilement ordonné et infini d'atomes, d'ions ou de molécules.

Le cristal est un solide à structure constituée d'atomes ordonnés dans un réseau périodique et même tripériodique et symétrique. Il a des propriétés de symétrie avec des axes directs et inverses, des miroirs, des plans et des centres de symétrie.

Un cristal peut être isotrope (même indice de réfraction de la lumière dans toutes les directions) ou anisotrope (deux indices différents dans deux directions perpendiculaires).

La maille élémentaire est le plus petit volume cristallin conservant toutes les propriétés physiques, chimiques et géométriques du cristal. Elle est définie par trois vecteurs qui génèrent ainsi six paramètres de mailles : les trois longueurs des vecteurs a, b, c et trois angles α, β, γ.

Maille élémentaire

Un réseau cristallin est un ensemble de points ou « nœuds » en trois dimensions qui présente la propriété suivante : lorsque l'on se translate dans l‘espace selon certains vecteurs, on retrouve exactement le même environnement.
Il y a donc une périodicité spatiale.

Réseau cristallin

Cela permet de définir sept systèmes réticulaires de base :

– Le système cubique : la forme primitive est un cube.
– Le système quadratique : la forme primitive est un prisme droit a base carrée.
– Le système hexagonal : la forme primitive est un prisme droit à base hexagonale.
– Le système triclinique : la forme primitive est un prisme oblique.
– Le système rhomboédrique : la forme primitive est le rhomboèdre (les six faces sont des losanges égaux).
– Le système orthorhombique : la forme primitive est un prisme droit à section rectangulaire.
– Le système monoclinique : la forme primitive est un prisme oblique à base rectangulaire.

Cet article a été rédigé à partir des liens :
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Cristallographie
– station05.qc.ca/csrs/caverne/syscrist.html

La matière

Béatrice — 2006-10-19T09:16:54Z

I- LES ATOMES AU TEMPS DE L'ANTIQUITE GRECQUE

Au milieu du Ve siècle avant Jésus-Christ, le philosophe grec Leucippe croit que le monde est constitué d'atomes. Selon lui, la matière est discontinue et formée de particules extrêmement petites et indivisibles.
Il leur donne le nom d'« atomos » (indivisible en grec).

Son disciple, Démocrite, reprend cette idée et la développe.
En résumé, la conception de la matière selon Démocrite :
– La matière est discontinue, donc faite de vide (théorie de la discontinuité de la matière).
– La plus petite particule de la matière se nomme atome (le plein).
– L'atome est indivisible.
– Le poids d'un corps dépend de la quantité de vide qui sépare les atomes qui le compose.

II- LA THEORIE ATOMIQUE DE JOHN DALTON AU DEBUT DU XIXème

John dalton en Angleterre énonça la première théorie atomique scientifique. Il émit l'idée que les réactions chimiques étaient issues de l'interaction de particules indivisibles, les atomes, en mémoire des premiers philosophes.

III- DECOUVERTE DE L'ELECTRON PAR JJ THOMSON EN 1897

Si on agrandissait un électron jusqu'à ce que son diamètre soit l'équivalent
d'une bille d'un centimètre alors son poids serait équivalent à celui de la masse totale de la Terre.

Pour évaluer sa distance du noyau imaginons le centre de Montréal
et l'électron faisant un milliard de tours en 1/100 000 de seconde
avec un diamètre équivalent à la distance entre Longueil et Laval.

IV- DECOUVERTE DU PROTON PAR E RUTHERFORD EN 1919

Le proton positif au centre du noyau atomique est 1,820 fois plus lourd que l'électron (son pendant négatif).
Son espérance de vie est de 10 à la puissance 20 fois l'âge de l'univers qui lui est d'environ quinze milliards d'années.
La terre en comparaison est vieille de seulement quatre milliards d'années et des poussières.

V- DECOUVERTE DU NEUTRON PAR J CHADWICK EN 1932

Le neutron comme son nom l'indique est électriquement neutre, et fait partie de tous les noyaux atomiques, sauf de celui du noyau d'hydrogène normal.

Pour la plupart des noyaux, sauf les plus petits, le nombre de neutrons est égal, ou le plus souvent supérieur, au nombre de protons.

VI- CONCLUSION

La durée et les forces en jeu de l'énergie atomique sont impressionnantes. La matière en soi représente une source de puissance incommensurable, nous ne parlerons pas des autres sous éléments tels que quarks, anti-quarks, leptons, baryons, gluons et autres saveurs exotiques de l'atome.

La physique quantique relève d'un univers mathématique abstrait que nous n'aborderons pas ici.

Tableau périodique des éléments de Mendeleiev

Béatrice — 2006-10-18T07:34:29Z

Depuis l'antiquité l'homme a tenté de trouver une explication simple à la complexité de la matière qui l'entoure. On a d'abord pensé que les éléménts de toute matière se résumaient à l'eau, la terre, le feu et l'air.
Cette théorie fut délaissée progressivement à mesure que les techniques expérimentales de plus en plus perfectionnées pour étudier la matière et les phénomènes de l'univers physique ont été développées.

C'est au chimiste russe : Dimitri Ivanovitch Mendeleiev (1834 - 1907) que revient le mérite d'avoir structuré une classification cohérente de l'ensemble des éléments.

Le tableau périodique reste, après un siècle, le plus important moyen de comparaison entre les éléments chimiques. Il nous permet d'étudier rationnellement la grande variété des substances que nous trouvons dans la nature.

Cet article a été rédigé à partir du lien suivant :
– http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/carrefour/historique.html
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Tableau_p%C3%A9riodique_des_%C3%A9

I- LES REGIONS DU TABLEAU PERIODIQUE

Le tableau périodique se divise en trois grandes régions possédant des propriétés communes :

– les métaux
– les non-métaux
– les métalloides

1- Les métaux
Les métaux sont les plus nombreux du tableau périodique. On retrouve ces éléments à gauche d'une diagonale allant du Bore (B) à l'Astate (At). Tous les métaux, sauf le mercure (Hg), sont solides à la température de la pièce. Ils sont luisants, malléables, ductiles, ils conduisent l'électricité et la chaleur et plusieurs d'entre eux réagissent avec des acides.

2- Les non-métaux
Les non-métaux se trouvent dans la partie droite du tableau. Ils ont des aspects très variés et ils possèdent des propriétés très différentes de celles des métaux. Ils sont ternes, ne conduisent pas ni l'électricité ni la chaleur. Ils ne peuvent être laminés et ne sont pas ductiles.

3- Les métalloides (signifiant "semblables aux métaux")

Les métalloides se situent le long de la frontière en forme d'escalier séparant les deux groupes précédents. Ces éléments ressemblent aux non-métaux mais conduisent, à divers degrés, le courant électrique comme les métaux.

D'une façon un peu plus détaillée on distingue 6 régions :

– les métaux : à gauche
– les non-métaux : à droite
– les semis-métaux : entre les deux précédents
– les métaux de transition (colonnes 3 à 12)
– les lanthanides : Z = 57 à 71
– les actinides : Z = 89 à 103

Rq : Z est le numéro atomique : nombre de protons.

II- LES RANGEES HORIZONTALES DU TABLEAU PERIODIQUE : 1 à 7 = NOMBRE DE COUCHES ELECTRONIQUES

Les rangées horizontales forment les périodes.
Les électrons des éléments occupant une même période sont distribués sur un même nombre de couches éléctroniques, nombre donné par le numéro de période.

III- LES RANGEES VERTICALES DU TABLEAU PERIODIQUE : 1 à 18 = NOMBRE D'ELECTRONS DE VALENCE

Les colonnes verticales forment les familles. Les éléments appartenant à une même famille ont en commun certaines caractéristiques. L'explication de ce comportement repose sur le fait que le nombre d'électrons de leur couche la plus périphérique est identique.
Exemple : Li et Na ont un seul électron qui circule sur la couche la plus externe. Or c'est cet électron externe qui sera disponible pour des réactions chimiques avec d'autres atomes. D'où des propriétés chimiques proches.

Certains éléments d'une même colonne ont reçu des noms.
Voici 7 colonnes particulières :

– colonne 1 : les Métaux Alcalins
– colonne 2 : les Métaux Alcalino-Terreux
– colonne 14 : les Cristallogènes
– colonne 15 : les Pnictogènes
– colonne 16 : les Chalcogènes
– colonne 17 : les Halogènes
– colonne 18 : les Gaz nobles (ou gaz inertes ou gaz rares)

L'Hydrogène n'appartient à aucune famille chimique.

1- Les Métaux Alcalins
Les Alcalins se situent à l'extrême gauche du tableau. Tous les éléments de cette famille chimique ont en commun une très grande réactivité aux non-métaux et à l'eau. En réagissant avec cette dernière : ils font un "alcali". ce sont des métaux mous, légers et d'aspect argenté. Ils n'existent pas à l'état pur dans la nature ; ils sont toujours combinés à d'autres éléments.

2- Les Métaux Alcalino-Terreux
Ils présentent en solution des propriétés alcalines et se retrouvent dans plusieurs roches. Ce sont des solides gris métalliques. Ils ont des analogies avec les alcalins mais sont plus durs et moins réactifs.

3- Les Halogènes
Ils sont tellement réactifs qu'on ne les rencontre qu'à l'état combiné dans la nature. Ils forment des "sels" avec les Alcalins et des acides forts avec l'hydrogène.

4- Les Gaz Nobles
Tous ces éléments ont une réactivité chimique presque nulle aux autres éléments. Ils se caractérisent par une très grande stabilité chimique grâce à leurs couches électroniques saturées. Incolores à l'état naturel : ils émettent des couleurs caractéristiques dans des tubes à vide.

Tableau périodique des éléments de Mendeleiev

IV- PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DU TABLEAU PERIODIQUE

– Pour les éléments d'une même famille : plus le numéro atomique Z augmente : plus le rayon de l'atome augmente.
– Pour les éléments d'une même famille : plus le numéro atomique Z augmente : plus l'énergie d'ionisation diminue.
– Pour les éléments d'une même période : plus le numéro atomique Z augmente : plus les propriétés métalliques diminuent.
– Pour les éléments d'une même période : plus le numéro atomique Z augmente : plus le rayon de l'atome tend à diminuer.
– Pour les éléments d'une même période : plus le numéro atomique augmente : plus l'énergie d'ionisation augmente.

Vous trouverez en document joint le tableau périodique des éléments sous format excel.