Questions aux experts
Matière et matériaux
Qu'est-ce que la température ?
On a l'habitude de dire que la température est le reflet de l'agitation moléculaire de la matière observée.
On perçoit bien cette théorie dans les liquides et les gaz, où les molécules sont mobiles les unes par rapport aux autres. Comment explique-t-on les variations de température d'un solide, alors qu'en principe ses molécules sont figées, et ne peuvent donc plus varier en mobilité ?
L'agitation thermique n'est pas le reflet de la mobilité des molécules les unes par rapport aux autres : c'est un mouvement désordonné des molécules autour de leur position moyenne. Les positions moyennes des molécules les unes par rapport aux autres
peuvent très bien - comme dans un solide - être fixes, cela ne signifie pas pour autant que les molécules elles-mêmes sont figées.
Il n'y a que vers le zéro absolu (- 73° environ) qu'on peut considérer l'agitation inexistante, ce qui explique d'ailleurs qu'il
existe une limite inférieure aux températures.
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La température est effectivement le reflet (et la mesure) de l'agitation désordonnée des atomes ou des molécules qui composent la matière observée.
Le déplacement des molécules, facilement "perçu" pour les gaz (mais pas forcément facile à observer !) et pour les liquides (quand l'eau est en train de chauffer), l'est beaucoup moins pour les solides. Dans un solide aussi, les molécules bougent : elles ne sont pas figées mais elles gardent les mêmes voisines au cours du temps (ce qui conduit macroscopiquement à la rigidité du solide), ce qui n'est en général pas le cas pour les liquides (et encore moins pour les gaz).
Dans le solide, les mouvements des molécules sont de faible amplitude, "faible" par rapport à la distance entre 2 molécules voisines : on dit parfois qu'elles "vibrent" autour d'une position moyenne. Quand la température s'élève, l'amplitude est de plus en plus grande, la distance entre les molécules voisines croît (macroscopiquement, cela correspond à la dilatation) et il arrive un moment où les molécules sont capables de bouger les unes par rapport aux autres et n'ont plus de position moyenne au cours du temps. C'est ainsi que l'on peut se représenter la fusion du solide.