Force de cohésion: Caractéristiques dans les solides, les liquides et les gaz, exemples

Les forces de cohésion sont les forces d'attraction intermoléculaires qui maintiennent certaines molécules ensemble. Selon l'intensité des forces de cohésion, une substance est à l'état solide, liquide ou gazeux. La valeur des forces de cohésion est une propriété intrinsèque de chaque substance.

Cette propriété est liée à la forme et à la structure des molécules de chaque substance. Une caractéristique importante des forces de cohésion est qu'elles diminuent rapidement lorsque la distance augmente. Ensuite, les forces de cohésion sont appelées forces d’attraction qui se produisent entre des molécules de la même substance.

Au contraire, les forces de répulsion sont celles qui résultent de l’énergie cinétique (énergie due au mouvement) des particules. Cette énergie fait en sorte que les molécules bougent constamment. L'intensité de ce mouvement est directement proportionnelle à la température à laquelle se trouve la substance.

Pour provoquer le changement d'état d'une substance, il est nécessaire d'augmenter sa température au moyen de la transmission de chaleur. Cela provoque une augmentation des forces de répulsion de la substance, ce qui peut éventuellement entraîner un changement d'état.

Par ailleurs, il est important et nécessaire de faire la distinction entre cohésion et adhésion. La cohésion est due aux forces d'attraction qui se produisent entre les particules adjacentes de la même substance; d'autre part, l'adhérence est le résultat de l'interaction qui se produit entre les surfaces de substances ou de corps différents.

Ces deux forces apparaissent liées dans plusieurs phénomènes physiques qui affectent les liquides, il est donc important de bien comprendre l'une et l'autre.

Caractéristiques dans les solides, les liquides et les gaz

Dans les solides

En général, dans les solides, les forces de cohésion sont très élevées et se produisent de manière intensive dans les trois directions de l’espace.

De cette manière, si une force externe est appliquée sur un corps solide, seuls de petits déplacements des molécules ont lieu entre eux.

De plus, lorsque la force externe disparaît, les forces de cohésion sont suffisamment fortes pour ramener les molécules à leur position initiale, retrouvant la position avant l’application de la force.

Dans les liquides

Au contraire, dans les liquides, les forces de cohésion ne sont élevées que dans deux des directions spatiales, alors qu'elles sont très faibles entre les couches de fluide.

Ainsi, lorsqu'une force est appliquée dans un sens tangentiel sur un liquide, cette force rompt les liaisons faibles entre les couches. Cela fait glisser les couches liquides les unes sur les autres.

Ensuite, lorsque l'application de la force se termine, les forces de cohésion n'ont pas assez de force pour ramener les molécules du liquide dans leur position d'origine.

De plus, dans les liquides, la cohésion se traduit également par la tension superficielle, provoquée par une force déséquilibrée dirigée vers l'intérieur du liquide, qui agit sur les molécules de la surface.

De même, la cohésion est également observée lors du passage de l'état liquide à l'état solide, sous l'effet de la compression des molécules liquides.

Dans les gaz

Dans les gaz, les forces de cohésion sont négligeables. De cette manière, les molécules des gaz sont en mouvement constant car, dans leur cas, les forces de cohésion ne peuvent pas les maintenir liées les unes aux autres.

Pour cette raison, dans les gaz, les forces de cohésion ne peuvent être appréciées que lorsque le processus de liquéfaction a lieu, ce qui se produit lorsque les molécules gazeuses sont comprimées et que les forces d’attraction sont suffisamment puissantes pour que la transition de l’état ait lieu. gazeux à l'état liquide.

Des exemples

Les forces de cohésion sont souvent associées aux forces d’adhérence pour donner lieu à certains phénomènes physiques et chimiques. Ainsi, par exemple, les forces de cohésion ainsi que les forces d’adhérence permettent d’expliquer certains des phénomènes les plus courants qui se produisent dans les liquides; C'est le cas du ménisque, de la tension superficielle et de la capillarité.

Par conséquent, dans le cas des liquides, il est nécessaire de distinguer les forces de cohésion qui se produisent entre les molécules d’un même liquide; et celles d'adhésion, qui se produisent entre les molécules du liquide et du solide.

Tension superficielle

La tension superficielle est la force qui s'exerce tangentiellement et par unité de longueur au bord de la surface libre d'un liquide en équilibre. Cette force contracte la surface du liquide.

En fin de compte, la tension superficielle se produit parce que les forces qui se produisent dans les molécules du liquide sont différentes à la surface du liquide de celles qui se produisent à l'intérieur.

Menisco

Le ménisque est la courbure créée à la surface des liquides lorsque celle-ci est confinée dans un récipient. Cette courbe est produite par l'effet que la surface du récipient qui la contient a sur le liquide.

La courbe peut être convexe ou concave, selon que la force exercée entre les molécules du liquide et celle du récipient est attractive (comme dans le cas de l’eau et du verre) ou répulsive, comme entre le mercure et le verre. .

Capillarité

La capillarité est une propriété des fluides qui leur permet de monter ou de descendre par un tube capillaire. C'est la propriété qui rend possible, en partie, la montée d'eau à l'intérieur des plantes.

Un liquide monte à travers le tube capillaire lorsque les forces de cohésion sont inférieures aux forces d'adhérence entre le liquide et les parois du tube. De cette manière, le liquide continuera à monter jusqu'à ce que la valeur de la tension superficielle soit égale au poids du liquide contenu dans le tube capillaire.

Au contraire, si les forces de cohésion sont supérieures aux forces d'adhésion, la tension superficielle fera baisser le liquide et la forme de sa surface sera convexe.