Bonjour. D'avance, je vous prie de m'excuser pour cette question probablement idiote.
Si je dépose un atome d'hydrogène au sol de la Lune, sur la face non exposée au soleil. Que se passe t-il avec cet atome ? Reste t-il sagement au sol ? Enfin, bref, j'esaie de comprendre à partir de quel moment et mécanisme cela devient du gaz. J'espère pouvoir compter sur votre indulgence.
Bonjour ,
En restant sur notre bonne vieille planète Terre , je vous proposerais bien ( moteur de recherches ) " les états de la matière " .
C'est la démarche logique et il y a des réponses de tout niveau .
Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18
D'accord. Mais ma démarche est celle-ci. Si on dépose notre premier atome d'hydrogène sur le sol. Il n'est pas forcément animé d'un mouvement tel qu'il décolle de la surface (ou si ?). Idem avec les atomes suivants. Il faut qu'ils soient extrêmement nombreux pour que la qualité d'un gaz apparaisse. C'est simplement cela ?
Bonjour,
Ta question peut être abordé de manière simple en considérant beaucoup de molécules de H2 ou à l'opposé de manière exhaustive en parlant de seulement de 1 (ou quelques) atomes d'hydrogène (vu que tu parles d'atomes et non de molécules ça complexifie le problème).
Donc pour le premier cas de figure, les molécules de H2 (la molécule de H2 est l'état naturel de l'hydrogène) sont gazeuses. Ça veut dire que ces molécules ne vont pas interagirent entre elles (et c'est vrai que ça soit sur Terre ou sur la Lune dans le cas du dihydrogène). C'est vrai sauf pour d'éventuelles répulsions (qui est aussi une interaction) entre molécules lors de collisions.
Dans un cas simple, on va négliger les interactions avec les surfaces (car elles sont faibles et la chaleur ambiante va casser ces interactions).
Pour une analyse plus avancée, tu parles d'atome d'hydrogène et non de molécule d'hydrogène (ou plus précisément de dihydrogène / H2). Ca veut dire dans ce cas que ton atome est seul. Or l'hydrogène est un élément qui n'aime pas être seul mais cherche plutôt à se lier (une seule fois) avec ce qui l'entoure. Il se lie notamment avec lui même pour donner H2 évidemment mais aussi est surtout avec l'oxygène pour donner H2O (l'eau) ou encore avec le carbone (liaison extrêmement présente dans la chimie du corps humain). Donc la première chose qu'il va faire, avant même d'être "gazeux", c'est se lié chimiquement (liaison covalente) avec un autre élément.
Au passage, l'état gazeux (ou même solide et liquide) n'a de sens que si on considère plusieurs molécules (ou plusieurs atomes dans certains cas) puisque les états de la matière sont censés décrire les interactions entre ces molécules. Dans le cas extrême d'une molécule isolé (pression partielle quasi-nulle) on pourrait éventuellement considéré que la molécule est gazeuse mais en réalité ça n'a pas vraiment de sens.
Donc une fois qu'il se lie, se qu'il devient va grandement dépendre avec quel atome il se lie. Si tu veux considérer le cas où il se lie avec un autre atome d'hydrogène alors on obtient du H2. Et dans ce cas comme j'ai dit précédemment le dihydrogène est gazeux sur Terre ou sur la Lune (sauf si on cherche à le compresser). Il faut cependant savoir que le dihydrogène peut interagir un peu avec les surfaces. Dans la plupart des cas de figures, l'interaction est négligeable voir inexistante. Dans des cas particuliers, il est important notamment dans le cas de la chimie de l'espace : c'est une chimie en absence quasi-totale de matière et à température extrêmement faible et où la formation de liaison covalente est extrêmement difficile. Dans ce cas de figure les interactions avec des surfaces (on parle d'adsorption) augmente grandement les réactions (mais la chimie dans l'espace reste anecdotique malgré ça).
Enfin, pour répondre à ta dernière question ("Si on dépose notre premier atome d'hydrogène sur le sol, il n'est pas forcément animé d'un mouvement tel qu'il décolle de la surface (ou si ?)") :
La température ambiante va l'empêcher d'être simplement "déposé" sur la surface. Il aura forcement une énergie cinétique du à l'excitation thermique et va donc décoller de la surface (sauf interaction favorable mais c'est des cas particuliers).
Dernière modification par Baal149 ; 15/09/2021 à 22h07.
Ca me paraît contradictoire avec le fait que l'état dépend de quelle "matière" on parle. Pour éviter un anthropocentrisme, il vaut mieux considérer que ce n'est pas le cas : dans l'univers il existe bien des conditions de pression et température où on peut trouver l'hydrogène soit à l'état gazeux ou liquide ou solide, non ? C'est une pure question naïve.Envoyé par Baal149
Merci pour le temps pris à me répondre. Et le dernier paragraphe répond plus spécialement de Baal à mon interrogation. Mis à part, la possibilité d'établir une liaison avec une molécule à la surface, notre atome d'hydrogène va donc rebondir puis retomber (gravitation).
Je suppose que ce n'est pas évident d'avoir un ordre de grandeur de la hauteur parcourue avant de retomber pour une planète donnée sans atmosphère. (Ou si ? )
Pour Merlin, c'est que souvent, par besoin de classification, on fait apprendre les choses un peu par le sommet plutôt que par la base. J'aime bien partir de situations quasi-réelles, simples, et puis petit à petit complexifier, et c'est souvent très enrichissant.
Encore merci.
Bonjour,
si votre atome n'est en interaction avec rien du tout (à la surface de la lune, il y a quand même quelques atomes qui se baladent, et qui un moment ou à un autre vont collisionner : ce n'est pas un vide absolu). Mais admettons que ce soit un vide absolu, et que l'atome en question est seul et n'a aucune énergie cinétique. Ben il va tomber sur la surface, et lorsqu'il la touchera, il y aura un transfert thermique entre la surface (qui n'est pas au 0 absolu) et l'atome, qui va acquérir une énergie cinétique, et va s'échapper.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
si, c'est tres facile d'avoir un ordre de grandeur. La mécanique statistique te dit combien d'énergie à un système en moyenne quand il est en contact avec un réservoir à une température T , par le jeu des collisions aléatoires : il y a même un résultat étonnamment simple, cette énergie est en moyenne 1/2 kb T par degré de liberté, où kb est la constante de Boltzmann (= la constante des gaz parfaits divisé par le nombre d'Avogadro et elle vaut 1,38 10^-23 J/K ). Par degré de liberté, on entend une coordonnée définissant l'état du système et contribuant à l'énergie par un terme quadratique : pour l'énergie cinétique qui vaut 1/2 mv^2 = 1/2 m vx^2 + 1/2 m vy^2+1/2 m vz^2, il y a 3 degrés de libertés, et donc l'énergie cinétique moyenne est de 3/2 kb T par molécule.
Le calcul exact doit tenir compte que la vitesse peut avoir différentes directions mais en moyenne la hauteur à laquelle une molécule pourra s'élever est telle que l'énergie potentielle est égale à l'énergie cinétique, en ordre de grandeur mgh = kbT donc h = kb T /mg
L'état de la matière dépend en effet de la température et de la pression. C'est pour ça que je précisais sur Terre ou sur la Lune (et qui correspond aux questions de Gona) car dans les deux cas les températures et pressions correspondent à de l'hydrogène gazeux (c'est un gaz particulièrement difficile à condenser). Si on se place ailleurs ma remarque n'est évidemment plus valable (d'ailleurs sur Jupiter on suppose que l'hydrogène y est sous forme métallique).
Dernière modification par Baal149 ; 16/09/2021 à 11h08.
