RTS Découverte

Posez une question à un spécialiste

Thème

Sélectionnez un sujet

Mail

Pseudo (facultatif)

Âge (facultatif)

Recopiez le texte de l'image

Merci d'utiliser le moteur de recherche ci-dessus pour vérifier que votre question n'a pas déjà été posée. Les questions auxquelles nous avons déjà répondu ne seront pas traitées.

Ce service ne permet pas de répondre à des questions d'ordre médical personnel (diagnostic, traitement, etc.).

La réponse sera publiée dans cette page d'ici environ deux semaines, sauf difficulté.

A propos de "Questions-réponses"

Ce service permet d’adresser des questions à des spécialistes – dans les domaines ci-dessous – ou de lire les réponses qu’ils ont déjà fournies.

Maths, Physique, Chimie


Les mathématiques

Afficher plus de Questions-réponses
Didier Perret [DR]

Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

Le déplacement de substances dissoutes dans un fluide est un problème complexe (parfois difficile à résoudre mathématiquement), qui fait appel notamment au concept de diffusion.

Le phénomène de diffusion est observé chaque fois qu'une substance est présente à une position donnée d'un fluide, mais qu'elle est absente plus loin dans ce fluide. On observe alors une différence de concentrations de la substance entre les deux positions ; cette différence engendre le déplacement (diffusion) de la substance, de la position où elle est présente vers la position où elle n'y est pas encore. Le moteur de ce déplacement est que le système (substance + fluide) tend à s'équilibrer de manière à ne présenter aucune différence ; à terme, la substance sera présente dans tout le liquide, en concentration homogène et uniforme, tant qu'aucune perturbation externe ne sera imposée au système.

On caractérise la facilité d'une substance à diffuser dans un liquide au moyen d'un coefficient, le coefficient de diffusion (exprimé en centimètres carrés par seconde) ; le coefficient de diffusion est fortement influencé par la température et varie d'une substance à l’autre. De manière générale, les coefficients de diffusion des nombreuses substances dans l’eau à température ambiante sont de l'ordre de 10^(-5) cm^(2)/s (1/100’000ème de centimètre carré par seconde).

A titre d'exemple, il suffit de remplir un premier verre d'eau très salée et un second verre d'eau pure, puis de relier les deux verres avec une tresse de coton. Le sel présent dans le premier verre va très lentement diffuser du verre d'eau salée vers le verre d'eau pure et, après plusieurs jours, les deux verres contiendront du sel en concentration homogène. L'équilibre sera alors atteint !

Dans le cas des solvants solidifiés, comme la glace, on pourrait penser que les substances qui s'y trouvent sont irrémédiablement piégées et ne bougent pas. Ce n'est pas le cas ! La diffusion de substances dans la glace a été peu étudiée, mais plusieurs études récentes, portant notamment sur les changements climatiques et leurs conséquences (comportement et fonte des pôles, des glaciers ou des sols gelés en permanence) s'y sont intéressées et ont constaté que la mobilité n'était pas nulle dans la glace. Dans certains cas, la mobilité est expliquée par des chemins préférentiels, comme par exemple l'existence de micro-canaux d'eau liquide dans la matrice de glace, mais même en absence de toute forme liquide de l'eau, les substances se déplacent. La diffusion est certes très fortement ralentie, avec des coefficients de diffusion environ 10 milliards de fois plus faibles (de l'ordre de 10^(-15) cm^(2)/s) que dans l'eau liquide !

Une référence utile lève le voile sur cette « anomalie » de la nature : S.-C. Park, E.-S. Moon, H. Kang. Some fundamental properties and reactions of ice surfaces at low temperatures. Phys. Chem. Chem. Phys. 12 (2010), pages 12’000-12'011. Disponible dans toute bibliothèque scientifique !

06.03.17