L’eau est incompressible. J’avais lu cette affirmation il y a belle lurette et depuis elle revient de temps en temps dans mon esprit. Est-ce le cas pour l’eau seulement ou pour tous les liquides ? J’ai fini par prendre mon courage en main pour me plonger dans les états de la matière, parfois complexes et souvent subtiles. Il en ressort que, oui, tous les liquides sont incompressibles ! Mais pourquoi ?

Déjà, vérifie-le par toi même grâce à une expérience très simple. Prends une seringue sans aiguille et bouche l’extrémité avec ton pouce. Appuie sur le piston et tu finiras pas sentir une résistance : tu as compressé l’air. Remplis maintenant la seringue avec de l’eau jusqu’à la moitié et bouche à nouveau l’extrémité avec ton doigt. L’eau ne se compressera pas, même en appuyant sur le piston comme un malade.

Pousser le piston d’une seringue remplie d’air ou d’eau

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Pour comprendre ce phénomène, il faut se pencher sur la matière au niveau des molécules. Pour un gaz, ses molécules sont éloignées les unes des autres et se déplacent rapidement, de manière désordonnée. Ainsi, elles occupent l’ensemble de l’espace qui leur est offert.

Molécules à l’état gazeux

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Pour un liquide, ses molécules sont proches les unes des autres mais ne sont pas fixes les unes par rapport aux autres, contrairement à l’état solide. C’est comme si elles « roulaient » les unes sur les autres.

Molécules à l’état liquide

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Pour un solide, ses molécules sont proches les unes des autres et fixes les unes par rapport aux autres.

Molécules à l’état solide

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Voici, en une image, la synthèse des trois états de la matière :

• L’état gazeux est dispersé et désordonné.
• L’état liquide est compact et désordonné.
• L’état solide est compact et ordonné.

Les trois états de la matière

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En appuyant sur le piston d’une seringue remplie d’air, la forme et la taille des molécules du gaz ne varient pas. C’est l’espace entre les molécules qui varie : le gaz peut être comprimé. Pour un liquide, il n’y a presque pas d’espace entre les molécules. Du coup, la compression est beaucoup plus difficile.

Fin de l’histoire ? Oh que non car tout est dans le « presque ». Les liquides sont en réalité compressibles mais à une très faible échelle, de l’ordre de grandeur compris entre 10-9 et 10-10 [mm/(m2.N)]. Les physiciens comprendront mais ça donne déjà une idée. Et même que certains liquides sont plus compressibles que d’autres mais je n’ai pas réussi à savoir lesquels.

Cela s’explique par le fait que dans les liquides, les molécules sont très proches les unes des autres. Tellement proches que des forces répulsives s’exercent entre elles (force de Van der Waals pour les chimistes). Il faut alors une pression suffisante pour surmonter ces forces répulsives très grandes. C’est pour cette raison que la compressibilité de l’eau est très faible.

Et les solides ? Leurs molécules sont plus ou moins rangées en cristaux ou en verres et il est très difficile de les comprimer davantage. Bien que ce soit encore possible, mais avec des pressions énormes, qui déforment les mailles cristallines.

Tu comprends mieux pourquoi j’ai mis du temps à rédiger ces articles. Comme je te disais, les états de la matières sont souvent complexes et subtiles. Bon ben, je vais réduire la pression à l’intérieur de mon crâne par une bonne p’tite aspirine de derrière les fagots !