Question:
Première histoire du concept de phase dans les sciences physiques
Semiclassical
2014-10-29 19:16:47 UTC
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L'une des premières distinctions rencontrées dans l'enseignement des sciences est que les substances peuvent prendre différents états de la matière: par exemple, l'eau peut être trouvée sous forme de liquide, de solide (glace) ou de gaz (vapeur d'eau).

Ce concept devient progressivement de plus en plus sophistiqué: l'état reflète les variables macroscopiques du problème (ex: pression, température), différentes substances ont des diagrammes de phases différents, différentes phases peuvent coexister dans certaines conditions, etc. Il n'est pas surprenant que le concept de phase soit au cœur de la science moderne et en particulier de nos tentatives pour découvrir / créer / comprendre de nouvelles formes de matière. (La plupart des discussions sur la supraconductivité à haute température, par exemple, tournent autour d'essayer d'obtenir une compréhension théorique des diagrammes de phase observés de divers matériaux.)

Pour les besoins de cette question, ce qui m'intéresse spécifiquement C'est l'histoire des débuts du concept de phase, et quelles références sont disponibles sur le sujet. Par exemple, à peu près quand les êtres humains ont-ils reconnu que l'eau liquide, la glace solide et la vapeur d'eau pouvaient toutes être comprises comme des états différents de la même substance?

Toute l'histoire intellectuelle me paraît trop large, je crois qu'on pourrait en écrire un livre. Il y aura un saut particulièrement important des phases habituelles (solide, liquide, gaz) vers des états plus exotiques (par exemple, phase conductrice / isolante en physique de la matière condensée). Pourriez-vous peut-être vous concentrer sur un aspect particulier de tout cela?
@OndřejČernotík: J'essayais de le faire avec la dernière phrase (en fait, c'est cette question d'adieu qui m'a fait réfléchir). Mais je peux me concentrer davantage.
@OndřejČernotík: J'ai édité un peu le dernier paragraphe et le titre pour concentrer la question sur l'histoire ancienne. Faites-moi savoir si c'est encore trop large.
C'est juste mon avis. Attendons et voyons ce que les autres pensent. Je préférerais certainement le libellé actuel au libellé original.
Un répondre:
#1
+7
Felix
2014-10-29 23:44:13 UTC
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On peut supposer que la reconnaissance que l'eau, la glace et la vapeur sont des états différents de la même substance remonte à la préhistoire: par ex. faire bouillir de l'eau au-dessus d'un feu ou observer la fonte de la glace.

L'histoire des débuts du diagramme de phase en physique est liée à Gibbs, Maxwell et van der Waals: l'équation de van der Waals (1873) implique qu'il sont des phases liquide et gazeuse coexistantes sous la température critique dans les gaz réels. Van der Waals a reçu le prix Nobel de physique 1910 pour ce travail.

Maxwell, basé sur le travail de Gibbs, a construit un graphique en trois dimensions des variables volume, entropie et énergie pour une pression et une température données (1874). Il n'a pas exactement construit un diagramme de phase de l'eau mais "... a modélisé une substance fictive, dans laquelle le volume est plus grand lorsqu'elle est solide que lorsqu'elle est liquide; et dans laquelle, comme dans l'eau, la vapeur saturée devient surchauffée par compression."

Je m'interroge un peu sur ce premier paragraphe. Certes, des observations comme «si la glace est exposée à la chaleur, alors je verrai de l'eau» doivent remonter assez loin. Mais les ont-ils reconnus encore la même _substance_? Cela semble être un plus grand obstacle conceptuel.
@Semiclassical Je conviens que le terme «substance» au sens d'une composition chimique bien définie est assez récent. Peut-être que «matière» est le meilleur terme. L'identification de l'eau avec «deux parties d'hydrogène, une partie d'oxygène» date de 1805 par J.L. Gay-Lussac et A. von Humboldt.
C'est cette obscurité conceptuelle précoce qui m'intéresse, cependant. Je m'interroge également sur les expériences utilisées pour le confirmer; par exemple, évaporer une casserole d'eau, capturer la vapeur et la regarder se condenser en liquide. De même avec la glace: quand ils ont vu un lac geler et finalement dégeler, a-t-on reconnu que la glace n'était qu'une forme d'eau différente? Bien que cette histoire semble difficile à cerner ...
@Semiclassical Je peux répondre à la première partie de votre question: l'eau distillée est connue au moins depuis qu'Alexandre d'Aphrodisias a décrit le processus de distillation, vers 200 après JC. http://en.wikipedia.org/wiki/Distillation
Ah merci. J'imagine que ces enregistrements de type «technologique» sont plus pertinents pour cette question que les preuves «expérimentales». Par exemple, je pense que la pratique de la métallurgie et du forgeage (avec sa fusion et son refroidissement de la matière solide) aurait probablement donné une impression, même confuse, quant à la distinction entre l'état et la substance.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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