Principes physico-chimiques à connaitre en lien avec le verre

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Course: Technologie Générale - points de repères
Book: Principes physico-chimiques à connaitre en lien avec le verre
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Date: Thursday, 1 May 2025, 2:41 AM

Description

Introduction

Les notions que vous allez aborder dans ce chapitre, sont essentielles à la compréhension des chapitres suivants sur l'élaboration et la mise en œuvre du verre.

Il vous aidera notamment à comprendre l'influence des facteurs physiques et chimiques dans le travail du verre en atelier.

1. Les différents états de la matière

Les états de la matière

Définition : En physique, un état de la matière est une des quatre formes ordinaires que peut prendre toute substance dans la nature, soit au sens strict : solide, liquide, gaz et plasma.

source Wikipédia : états de la matière


source : c'est pas sorcier

Exemple : à pression constante, l’eau est

  • Solide au dessous de 0°C
  • Liquide entre 0 et 100°C
  • Gazeuse au dessus de 100°C

l'image montre un iceberg, illustration de l'état solide de l'eau, la mer l'état liquide, le ciel nuageux l'état gazeux.



Le tableau suivant résume les caractéristiques physiques de l’eau dans ses différents états:
Caractéristiques des trois états de l'eau, solide ordonné compact, liquide désordonné compact, gazeux désordonné dispersé.




Les changements d'états :
illustration des changement d'état de la matière.

Pourquoi la matière change-t-elle d’état ?
Partant d'un liquide, si la température augmente, les molécules vont s’agiter fortement (on obtient un gaz). Si la température baisse,
elles vont s’attacher solidement les unes aux autres et donner un solide.

La pression joue également un rôle important.

En général, lorsque la matière se solidifie, les molécules, qui ont perdu leur mouvement, se disposent régulièrement:
  • On obtient un corps cristallin.
  • Si ce n’est pas le cas, on obtient un corps vitreux comme le verre.
Schéma de la disposition ordonnée des atomes d'un matériau cristallin.

Les atomes sont organisés de façon "ordonnée", c'est un matériau cristallin.

Schéma de la disposition désordonnée des atome d'un matériau amorphe.

Les atomes sont agencés de façon "désordonnée", c'est un matériau amorphe.

Corps vitreux:
A l'état solide, contrairement aux corps cristallisés, un corps vitreux est composé d’atomes ou molécules qui sont "désordonnés".
Les corps vitreux passent graduellement de l’état liquide à l’état solide, de manière continue.

voir plus loin au chapitre : "Mon verre est amorphe !"


2. Le transfert de la chaleur


Les échanges thermiques, trois type possible au travers d'une parois, la conduction, le rayonnement, la convection.


La conduction

La conduction est le transfert de chaleur au sein d'un corps ou entre deux corps en contact direct. 

Ce transfert s'effectue sans déplacement de matière.



Le rayonnement

Le rayonnement, échange d’énergie entre deux corps par des ondes électromagnétiques (par exemple rayonnement infrarouge).
Le rayonnement est le transfert de chaleur résultant d'un échange dans le vide ou dans les corps transparents aux ondes entre deux corps se trouvant à des températures
différentes.

Par Exemple, c'est la chaleur ressentis à proximité d'une pièce en verre très chaude et volumineuse, sans même la toucher, un risque de brûlure existe même sans contact.


La convection

La convection est le transfert de chaleur entre la surface d'un solide et un fluide liquide ou gazeux.
Ce transfert s'accompagne d'un déplacement de matière.
C’est aussi le mode de transfert de chaleur dans les liquides et dans les gaz.
Elle est réalisée par des courants de convection associés aux transports de masse dans les milieux fluides.


Cette propriété sera utilisée lors de l'affinage du verre en fin de fusion.

3. L'oxydo-réduction

L'oxydo-réduction

Définition: Les réactions d’oxydo-réduction sont des réactions chimiques qui mettent en jeu des échanges d’électrons.

Par définition:

  • Un réducteur est un corps* qui cède des électrons au milieu
  • Un oxydant est un corps* qui capte des électrons

* - corps : atome ou molécule

Les phénomènes d'oxydo-réduction entre en jeu dans la mise en œuvre du verre.
Par exemple, dans un four chauffé au gaz, lors de travail à la flamme, dans la mise en couleur.