Systèmes de matériaux

Nous expliquons quels systèmes de matériaux, leurs propriétés, la classification et donnant plusieurs exemples sont

Quels sont les systèmes de matériaux?

UN Système de matériaux, En chimie et autres sciences, il correspond à une partie de l'univers formé par la matière et qui se sépare de l'environnement afin de l'étudier.

Par exemple, lorsqu'un chimiste dit qu'il va étudier les propriétés d'une solution, cette solution correspond à un système de matériaux, car il est formé par la matière, et le chimiste les étudie séparément à l'environnement.

Propriétés des systèmes de matériaux

Ils ont de la masse et occupent une place dans l'espace

Cette propriété vient du simple fait d'être formé par la matière. Ceci est défini comme tout ce qui a de la masse et du volume, donc, étant formé par la matière, les systèmes auront également la masse et le volume.

Ces deux propriétés sont générales pour tout système, quelle que soit sa composition et sont des propriétés étendues, car elles dépendent de la quantité de matière qu'il contient.

Ils peuvent être n'importe quelle taille

Tant qu'ils sont composés de matière et qu'il y a une bordure bien définie avec l'environnement, les systèmes de matériaux peuvent être aussi petits ou aussi grands que vous le souhaitez.

Par exemple, les physiciens des particules étudient la matière à des échelles encore plus bas que la taille d'un atome. Dans ces cas, le système peut être formé par la région où deux protons à grande vitesse se heurtent pour se fragmenter dans de minuscules particules appelées quarks.

Illustration de la collision entre deux particules dans le collisionneur de hadrons. Dans l'exemple d'un système de matériau formé par de minuscules particules

D'un autre côté, les cosmologues qui étudient des galaxies éloignées, des trous noirs et toutes sortes d'objets célestes exotiques étudient également des systèmes de matériel à des échelles inimaginablement énormes.

Il a des frontières bien définies

L'une des caractéristiques les plus importantes pour définir un système est qu'il peut être clairement distingué là où se termine le système et où les environs commencent. Cela signifie qu'un système de matériau doit avoir des bordures bien définies.

Il est également important de pouvoir définir ou connaître les caractéristiques de ces frontières, car cela facilite son étude.

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Par exemple, un système peut être un gaz contenu dans un cylindre avec un piston mobile qui permet de comprimer ou d'élargir son volume, ou pourrait être confiné dans un réacteur métallique rigide qui ne permet pas de modifications de sa forme et de son volume.

D'un autre côté, un autre système pourrait être une tasse de café confinée dans un thermos dont les murs sont adiabatiques (qui ne permettent pas le transfert de chaleur ou vers le système).

Propriétés spécifiques

Les systèmes de matériaux ont également une série de propriétés qui ne dépendent pas de leur taille ou de leur quantité de matière mais plutôt du type de sujet dont ils se forment.

Quelques exemples de propriétés qui caractérisent un système de matériau sont la couleur, la luminosité, la conductivité thermique et électrique, la densité, etc.

Classification des systèmes de matériaux

Les systèmes de matériaux peuvent être très variés en fonction des caractéristiques du sujet qui les compose. Tout d'abord, vous pouvez distinguer deux types de systèmes de matériaux en fonction du nombre de phases différentes que nous pouvons distinguer à l'œil nu. Ceux-ci sont le Systèmes homogènes, systèmes hétérogènes et inhomogènes.

Ces systèmes peuvent être divisés en autres classes de systèmes de matériaux en fonction de leur composition.

1. Classification des systèmes de matériaux en fonction du nombre de phases

Lorsque nous observons un système de matériau à l'œil nu ou même à l'aide du microscope, nous pouvons ou non distinguer les parties du système qui sont différentes les unes des autres. Il en résulte différents types de systèmes:

Systèmes de matériaux homogènes

Ce sont ceux dans lesquels une seule sorte de matière se distingue, même en regardant le système très étroitement avec l'utilisation d'un microscope. Les systèmes homogènes sont caractérisés car leurs propriétés sont exactement les mêmes partout dans le système observé.

Toutes les régions d'un système homogène ont exactement la même composition et, par conséquent, les mêmes propriétés intensives telles que la couleur, la densité, etc. On dit que les systèmes homogènes sont formés par une seule phase de matière.

• Exemples

L'eau pure est un exemple d'un système homogène, car il est impossible de distinguer une goutte d'eau d'un autre dans un verre plein d'eau. De plus, toute goutte d'eau que nous prenons d'un côté du système aura les mêmes caractéristiques et propriétés que toute autre goutte tirée d'une autre partie du système.

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Un bloc de bronze ou tout autre alliage est également un exemple de système de matériaux homogène, car il a une composition uniforme dans son intégralité.

Systèmes de matériaux hétérogènes

Les systèmes hétérogènes sont ceux qui, à première vue ou avec l'utilisation d'un microscope, peuvent être notés qu'il est formé par plus d'une phase. Cela signifie que les régions système peuvent être vues avec différentes caractéristiques et qu'elles sont physiquement séparées des autres à travers des frontières définies.

Un système hétérogène est formé par plusieurs phases non mixées des systèmes homogènes.

• Exemples

Le sable et le granit sont des exemples classiques de systèmes hétérogènes, car lorsque vous cherchez de près, vous pouvez voir clairement qu'ils sont formés par des particules de différentes tailles, formes et couleurs.

Comme on peut le voir dans l'image, le granit est formé par de nombreuses phases de couleurs différentes, c'est donc un système de matériau hétérogène

Un steak de viande est également un système hétérogène, car il distingue clairement les zones où il y a des tissus rouges et d'autres où il y a des graisses blanches.

Systèmes de matériaux inhomogènes

Ce sont des systèmes qui, à première vue, semblent homogènes, car différentes phases ne sont pas clairement distinguées, mais qui ont des compositions et des propriétés différentes dans différentes parties. Ils se caractérisent en présentant un changement de composition et de propriétés progressives et continues d'une région d'un système à un autre.

• Exemple

Un exemple est l'atmosphère, qui est formée par l'air, une substance gazeuse apparemment homogène. Cependant, si l'air de la haute atmosphère est analysé et par rapport au niveau de la mer, il est observé qu'il est moins dense, il contient moins de concentration en oxygène, il a une température différente, etc. Par conséquent, c'est un système inhomogène.

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2. Classification des systèmes de matériaux selon Sa composition

Substances pures

Les substances pures sont des systèmes homogènes formés par un seul type de substance. Ils peuvent être reconnus car il n'est pas possible de les séparer en d'autres substances plus simples par des moyens physiques tels que la filtration, la distillation, l'évaporation, etc.

Les substances pures peuvent être de deux types:

• Éléments ou substances élémentaires: Ceux-ci ne peuvent pas être séparés en d'autres substances plus simples ou par des moyens physiques ou chimiques.
• Composés: Ces substances pures formées par plus d'un élément sont.

Exemples

L'oxygène gazeux, le fer métallique et le brome liquide sont des exemples de substances élémentaires pures.

D'un autre côté, l'eau, le dioxyde de carbone et l'acide sulfurique sont des exemples de composés.

Mélanges

Les mélanges sont des systèmes de matériaux formés par plus d'une substance pure. Deux types de mélanges peuvent être distingués:

• Mélanges homogènes: Sont également appelés solutions, sont celles dans lesquelles toutes les substances sont en une seule phase.
• Mélanges hétérogènes: Ce sont des mélanges dans lesquels les substances sont en différentes phases différentes les unes des autres.

Exemples

L'eau de mer est un exemple de mélange homogène entre l'eau et le sel. Les boissons alcoolisées sont également, car elles sont constituées d'eau, d'alcool et d'autres substances, toutes dans la même phase.

Un morceau de bois est un système de matériaux formé par un grand nombre de substances mélangées à différentes phases, c'est donc un mélange hétérogène.