Description d'un fluide au repos

On peut retrouver l’eau dans les états solide, liquide et gazeux.

Les solides possèdent une forme propre et ne sont pas compressibles.

Les liquides s’écoulent et prennent la forme du récipient qui les contient. Ils ne sont pas très compressibles.

Les gaz occupent tout l’espace disponible. Ils peuvent être compressé.

Dans un solide, les entités microscopiques (atomes, molécules, etc.) vibrent autour d’une position moyenne fixe. Ces entités sont très proches les unes des autres.

Dans un liquide, les entités microscopiques (atomes, molécules, etc.) sont toujours très proches les unes des autres mais elles peuvent se déplacer.

Dans un gaz, les entités microscopiques (atomes, molécules) se déplacent librement. Elles sont donc beaucoup plus éloignées les unes des autres en moyenne. Le nombre de collisions reste très important.

Dans les liquides et les gaz les entités peuvent se déplacer dans l’espace, contrairement à celles qui constituent solides.
Ce point commun est suffisamment important pour que l’on puisse regrouper les états liquide et gazeux sous l’appellation état fluide.

C’est le mouvement brownien.
Brown, un botaniste, en 1827, alors qu’il étudiait des grains de pollen dans une goutte d’eau, au microscope, s’est rendu compte que ceux-ci n’était pas immobiles mais possédaient un mouvement erratique. L’explication théorique de ce phénomène a été donnée par Einstein en 1905, des molécules d’eau, invisibles au microscope, entrent à chaque instant en collision avec les grains de pollen. Ceux-ci sont donc projetés dans toutes les direction de façon complètement aléatoire.

La simulation s’arrête lorsqu’une tortue atteint le cadre qui délimite le plan.

Le bloc constitue une boucle TantQue qui se répète deux fois.
Les instructions du bloc font :

• avancer la tortue de 400 pixels ;
• tourner à gauche de 90° la tortue ;
• avancer la tortue de 400 pixels ;
• tourner à gauche la tortue de 90°. Le tout trace donc la limite du plan dans lequel les tortues peuvent se déplacer.

La boucle se poursuit tant que les tortues restent dans le plan délimité par la frontière dessinée par les instructions comprises entre les lignes 45 et 52.
Pour une tortue de coordonnées $(x,y)$, on doit donc avoir les relations, si $L$ est la largeur du plan et $H$ sa hauteur, $-L/2 \leqslant x \leqslant L/2$ et $$-H/2 \leqslant y \leqslant H/2$.

La variable dx1 contient un nombre entier compris entre -10 et 10 inclus, choisi aléatoirement.

Les instructions calculent les nouvelles coordonnées de la tortue.

L’instruction déplace la tortue jusqu’au nouveau point.

À chaque tour de boucle la nouvelle position de la tortue est déterminée aléatoirement. C’est une situation comparable à celle d’une molécule percutée aléatoirement par d’autres molécules.

On peut faire varier le volume occupé par le gaz, la température, la quantité de matière.

La simulation ne permet pas de modifier directement la pression du gaz. Toute variation du volume, de la quantité de matière et de la température modifie la pression du gaz.

La pression et le nombre de collisions augmentent lorsque la température augmente.

La pression et le nombre de collisions augmentent lorsque la quantité de matière du gaz augmente.

La pression et le nombre de collisions augmentent lorsque le volume du gaz diminue.

La pression et le nombre de collisions sont des grandeurs corrélées puisqu’elles varient de la même façon lors de chacune des expériences envisagées.