MAGLEV JAPONAIS
A - Qu'est ce que la température ?
Pour comprendre ce qu’est la température dans le domaine de la physique, il faut se souvenir que la matière est faite d’atomes. Dans ce domaine de l’infiniment petit, l’échelle de l’atome est de l’ordre de deux dix milliardième de mètre. Une échelle de l’Angström (10 puissance -10) qu’on arrive à observer au microscope à effet tunnel depuis seulement une quinzaine d’années. En témoigne les images ci-dessus :
Ces images montrent la structure uniforme des atomes de graphène qui s’assemblent ensemble en motifs hexagonaux réguliers.
Mais que se passe t-il réellement dans la matière ?
Dans un solide, les atomes sont très rapprochés, parfaitement organisés et vibrent légèrement sur place. Des forces d’attraction maintiennent les particules ensemble dans le solide.
Caractéristiques : forme invariable et volume invariable.
Dans un liquide, les atomes sont assez proches les uns des autres car ils n’ont pas assez d’énergie pour contrebalancer les forces d’attraction. Cependant, ils vibrent plus que les atomes d'un solide.
Caractéristiques : forme variable et volume invariable.
Dans un gaz, les atomes ont assez d’énergie pour vaincre les forces d’attraction entre eux. Les atomes se déplacent librement dans tout l’espace accessible.
Caractéristiques : forme variable et volume variable.
DEFINITION
A partir de ces trois représentations le physicien définit la température comme la mesure de cette agitation moyenne des atomes dans la matière.
Pour classer ces mesures de température, Anders Celsius propose la première échelle centigrade de température au monde en 1742. Le savant suédois considère la température nulle comme celle à laquelle l’eau gèle et 100 degrés comme celle à laquelle l’eau bout. C’est donc une échelle plus pratique que scientifique et les physiciens qui définissent la température comme le mouvement des molécules sont contraints de la modifier. C’est le physicien britannique Lord Kelvin qui l’introduit en définissant le zéro absolu comme la température à laquelle la matière ne bouge plus. En comparaison avec l’échelle de Celsius le zéro absolu correspond à -273 degrés : c’est la température critique de l’échelle car on ne peut pas immobiliser davantage une matière déjà immobile.
Zéro
absolu
Fusion de la glace
Ebullition de l'eau
B - Qu'est ce que l'électron ?
Chaque atome est composé d’un noyau entouré d’un nuage d’électrons. A l'échelle moléculaire, l'électron est une particule élémentaire de charge négative. Au niveau quantique, cette particule est définit comme une onde et un corpuscule : c’est la dualité onde-corpuscule. Tant qu’on ne le mesure pas l’électron est une onde.
Sur cette représentation les électrons sont, dans une première phase, envoyés l’un après l’autre sur une plaque : on les observe alors comme des corpuscules. Mais au fur et à mesure que les électrons se superposent ils apparaissent sous forme d’onde.
Par ailleurs, un métal différent d’un matériau isolant par la présence d’électrons qui peuvent se déplacer librement.
Le courant électrique correspond au déplacement de ces électrons libres à l'intérieur d'un conducteur. Il se note « I » apparait sous l’effet d’une tension appelée « U » et s’exprime en ampère.
C - Qu'est ce que la résistance ?
La résistance électrique est définit comme la force qu’un matériau, conducteur ou isolant, oppose au passage du courant, c'est-à -dire au passage de ces électrons libres. La résistance se calcule en fonction de l’intensité du courant et de sa tension (= la circulation du champ électrique le long du circuit) par la formule U = R.I et s’exprime en ohms.