distance

Intervalle qui sépare deux points dans l'espace ; longueur de l'espace à parcourir pour aller d'un point à un autre.

PHYSIQUE

Dans un assemblage désordonné d'atomes de diamètre a, deux distances caractéristiques sont importantes. Tout d'abord la distance moyenne d entre les atomes. Il est relativement facile de la relier au nombre n de molécules par unité de volume en exprimant que chaque atome occupe en moyenne un volume d³. Une unité de volume est donc remplie par n petits volumes d³, soit n . d³ = 1. La distance moyenne d varie ainsi comme la racine cubique de l'inverse de n.

Une seconde longueur, L, nommée libre parcours moyen, est la distance moyenne que parcourt un atome sans entrer en collision avec un autre atome. On schématise une collision par le fait que la distance entre les centres de deux atomes devient égale ou inférieure à 2a. Une telle collision se produit si, durant le mouvement d'un atome le long d'une direction, le centre d'un autre atome se trouve à l'intérieur du cylindre de rayon 2a axé selon cette direction. Dans un cylindre de longueur L, un seul centre d'atome est présent en moyenne. Le volume du cylindre est donc le volume moyen occupé par un atome : π (2a)² . L = 1/n. La longueur L est donc inversement proportionnelle au nombre n d'atomes par unité de volume.

Dans un liquide, les atomes sont au contact les uns des autres dans un assemblage mouvant mais compact. Les trois longueurs a, d et L sont du même ordre, c'est-à-dire comprises entre 0,1 et 1 nm.

Dans un gaz à la pression atmosphérique, la masse volumique typique est de 1 kg/m³, soit mille fois moins que celle des liquides. Dans un liquide, le nombre d'atomes par centimètre cube est de l'ordre de 10²², tandis que dans un gaz il est de l'ordre de 10⁻⁹. La distance moyenne d entre deux atomes dans le gaz est typiquement de 3 nm, alors que le libre parcours moyen L est cent fois plus grand, soit environ 0,3 μm.