Coesão (física)

A coesão de elementos físicos semelhantes da matéria é o resultado do conjunto de forças que os unem, que mantêm esses elementos juntos. Suas três forças básicas são a interação forte , a interação eletromagnética e a interação gravitacional .

Caracterização de acordo com a escala observada

As diferentes características físicas de cada uma dessas forças (em particular de acordo com seu alcance, as cargas elétricas e as massas em questão) significam que elas são expressas de forma muito diferente de acordo com a escala dos elementos:

na escala do núcleo atômico , a interação forte é amplamente predominante do que, cem a mil vezes menos, a interação eletromagnética, resultando em ligações nucleares e coesão nuclear;
Para além da escala do núcleo atômico, passando pelas do átomo e da molécula até a escala aproximadamente métrica, é antes de tudo a interação eletromagnética revelando a coesão química . Assim, entre as ligações químicas , a coesão intramolecular é principalmente devida à ligação covalente , ligação iônica ou ligação metálica , a coesão intermolecular é principalmente devida às forças de van der Waals para elementos eletricamente carregados e ligações de hidrogênio ; Esta última coesão é uma propriedade intrínseca da substância, causada pela forma e estrutura de suas moléculas, criando uma atração elétrica que pode conter um pequeno conjunto, como uma gota d'água;
da escala aproximadamente métrica à escala astronômica ( planeta , sistema planetário , galáxia ...) é a interação gravitacional que domina cada vez mais amplamente, com a gravidade .

Diagrama esquemático de um núcleo atômico mostrando a coesão dos dois tipos de núcleons : prótons (vermelho) e nêutrons (azul).
A coesão da gota de mercúrio é mais forte do que: (1) sua adesão com o vidro (sem aumento na parede vertical em contato); (2) gravidade exercida sobre o mercúrio (forte protuberância da gota).
A coesão ligada à gravidade conduz à forma elipsóide de revolução , quase esférica , dos planetas .
A Galáxia Whirlpool mostrando a coesão de uma galáxia espiral .

Formulação

No núcleo atómico, a coesão energia é com igual à diferença entre a soma das massas da unidade dos núcleos com o da massa total do núcleo atómico . ${\ displaystyle E = (\ Delta m) .c ^ {2}}$ $\ Delta m$

A coesão de um corpo puro depende de seu estado . É muito forte para um sólido , fraco e variável para um líquido , zero para um gás .

A energia de coesão de um sólido, como a energia da rede de um cristal, corresponde ao seu calor latente de sublimação , a de um líquido ao seu calor latente de vaporização .

Limites

No nível do núcleo atômico , a radioatividade marca o limite da coesão nuclear.

A coesão de um torrão de açúcar desaparece quando se dissolve em água líquida.

Além da escala de superaglomerados de galáxias , a característica de expansão do Universo marca o limite da coesão do universo . Sua aceleração requer em particular outra força proveniente da energia escura .

Fenômenos relacionados

A coesão participa ativamente dos fenômenos de tensão superficial , coalescência , capilaridade , adesão , sinterização , viscosidade . A fricção mecânica também participa da coesão de certos objetos.

A coesão é variável em diferentes tipos de materiais , por exemplo:

coesão de grãos de areia ;
coesão do solo (resistência ao cisalhamento do solo sob tensão normal zero), em função do seu teor de água, com a mecânica do solo ;
coesão das rochas , com a mecânica das rochas ;
coesões de neve : feltragem, sinterização , recongelamento, capilar.

O instrumento usado na mecânica do solo para medir a coesão de certos solos finos é o tesômetro .

Referências

Peter William Atkins e Paul Depovere , Elementos de físico-química , Paris, Bruxelas, Universidade DeBoeck,1998, 501 p. ( ISBN 2-7445-0010-0 ) , p. 365
Jean Pierre Mercier , Gérald Zambelli e Wilfried Kurz , Introdução à ciência dos materiais , Lausanne, Prensas Polytechniques et Universitaire romandes,1999, 499 p. ( ISBN 2-88074-402-4 , leia online ) , p. 45-50, 60
Séverine Bagard , Physique-Chimie 1e S: tudo-em-um , Rosny-sous-bois, Bréal,2008, 431 p. ( ISBN 978-2-7495-0813-9 e 2-7495-0813-4 , leia online ) , p. 31-32, 407-408
Sylvain Lamblot , Luz, matéria e o universo explicaram simplesmente: Eu finalmente entendo , Paris,2013, 82 p. ( ISBN 978-1-291-25334-4 , leitura online ) , p. 43-45
DF Shriver e Peter William Atkins ( trad. Do inglês), Inorganic Chemistry , Paris, Bruxelas, De Boeck University,2001, 763 p. ( ISBN 2-7445-0110-7 , leia online ) , p. 6
Adolphe Ganot , Tratado Elementar de Física Experimental e Aplicada e Meteorologia , Paris,1866, 904 p. , p. 50
Pierre-François Thomas , Précis de physique-chimie: Primeiro e segundo anos , Paris, Bréal,2006, 225 p. ( ISBN 2-7495-0591-7 , leia online ) , p. 166
Maurice Gerl e Jean-Paul Issi , Physics of Materials , Lausanne, Polytechnic and University Presses Romandes,1997, 705 p. ( ISBN 2-88074-311-7 , leia online ) , p. 237-238
André Musy e Marc Soutter , Physique du sol , Lausanne, Presses polytechniques et universitaire romandes, coll. "Gerenciar o meio ambiente",1991, 339 p. ( ISBN 2-88074-211-0 , leia online ) , p. 178
" Nivologia - Conhecimento básico " , em anena.org ,24 de março de 2015