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Particule matérielle
Le terme « particule matérielle » (material particle en anglais) désigne une petite portion d'un corps, de matière solide ou fluide, constituée d'un nombre suffisamment grand de particules élémentaires.
La matière est pleine de vide. Un corps de matière solide ou fluide est un domaine discontinu de particules composites (protons, neutrons, etc.), elles-mêmes composées de particules élémentaires. Les dimensions des particules élémentaires sont très petites devant les distances qui les séparent.
Une grandeur physique (pression, masse volumique, température, etc.) liée à des phénomènes physiques se produisant dans un espace situé à l'intérieur d'un corps ne peut être définie en un point situé dans cet espace que si celui-ci contient un nombre suffisamment grand de particules élémentaires : dans la figure 1.3, une grandeur physique caractérise, en un point
P
{\displaystyle P}
, les particules élémentaires situées dans un espace
P
{\displaystyle {\mathcal {P}}}
contenant le point
P
{\displaystyle P}
.
Une grandeur physique doit donc caractériser une particule matérielle pour être une fonction continue des coordonnées du point, en un point situé à l'intérieur de cette particule.
« Particule matérielle » a pour synonymes : petit élément, élément de volume macroscopique, élément de volume représentatif, particule macroscopique et volume élémentaire représentatif.
Une particule matérielle contenant de la matière fluide pourra être qualifiée de particule fluide,, ou de parcelle fluide.
Fig.1. Corps, particules élémentaires et particules matérielles
Les valeurs d'une grandeur physique caractérisant des particules matérielles qui contiennent un même point d'un corps sont toutes identiques : dans la figure 1.4, les particules matérielles
P
1
{\displaystyle {\mathcal {P}}_{1}}
et
P
2
{\displaystyle {\mathcal {P}}_{2}}
contiennent un même point
P
{\displaystyle P}
. Cela signifie que ce point ne doit pas être situé sur une surface de discontinuité. La masse volumique ne peut pas être définie en des points situés sur une telle surface.
D'une manière générale, les phénomènes physiques doivent être caractérisés grâce à des grandeurs physiques dont les valeurs varient d'un point à l'autre, à l'intérieur d'un corps et d'un instant à l'autre, en tous les points du corps (figure 2). Dans ce cas, le nombre suffisamment grand de particules élémentaires contenu par une particule matérielle ne doit pas être trop grand. Les grandeurs physiques relatives à une particule matérielle doivent dépendre le moins possible de la position que la particule occupe par rapport à un point qu'elle contient. Ainsi, les grandeurs physiques seront définies, en chaque point d'un corps, avec le maximum de précision. C'est pourquoi la particule matérielle devra être suffisamment petite à l'échelle du corps qui la contient.
Une grandeur physique doit être liée à des phénomènes physiques qui se produisent dans une particule matérielle afin que cette grandeur physique puisse être définie en un point contenu par cette particule.
Dans ces conditions, une grandeur physique moyenne peut être assimilée à une grandeur physique ponctuelle à l'échelle d'un corps.
Ainsi, un champ d'une grandeur physique dans un corps peut être reconstitué (figure 2).
En un point d'un corps, à une valeur d'une grandeur physique ponctuelle, à l'échelle de ce corps, correspond donc une valeur d'une grandeur physique moyenne relative à une particule matérielle contenant ce point.
En outre, une grandeur physique moyenne (grandeur physique mesurée, grandeur thermodynamique) peut être comparée à une grandeur physique ponctuelle, solution des équations physiques des milieux continus.
Les relations liant entre elles les grandeurs thermodynamiques pourront contribuer à la résolution de ces équations.
