Question

Qu'est ce que l'équilibre hydrostatique?

Answer 1

Un volume de fluide, qui peut être un gaz ou un liquide, est dit être en équilibre hydrostatique lorsque la force vers le bas exercée par la gravité est compensée par une force ascendante exercée par la pression du fluide. Par exemple, l'atmosphère de la Terre est tiré vers le bas par gravité, mais en direction de la surface de l'air est comprimé par le poids de la totalité de l'air au-dessus, de sorte que la densité augmente de l'air à partir de la partie supérieure de l'atmosphère à la surface de la Terre. Cela signifie que la différence de densité que la pression de l'air diminue avec l'altitude de sorte que la pression vers le haut par en dessous est supérieure à la pression vers le bas à partir de ci-dessus et cette force ascendante nette équilibre la force de gravité vers le bas, en maintenant l'atmosphère à une hauteur plus ou moins constante. Quand un volume de fluide n'est pas en équilibre hydrostatique, il doit se contracter si la force de gravité est supérieure à la pression ou à l'agrandissement si la pression interne est supérieure.

Answer 2

Un volume de gaz dans l'espace, comme un grand nuage d'hydrogène, sera d'abord contracter en raison de la gravité, de la pression de plus en plus vers le centre. La contraction se poursuivra jusqu'à ce qu'il y est une force extérieure égale à la force gravitationnelle vers l'intérieur. C'est normalement le moment où la pression au centre est si grande que les noyaux d'hydrogène fusionnent pour produire de l'hélium dans un processus appelé la fusion nucléaire qui libère d'énormes quantités d'énergie, ce qui donne naissance à une étoile. La chaleur qui en résulte augmente la pression du gaz, en produisant une force vers l'extérieur pour équilibrer la force de gravité vers l'intérieur, de sorte que l'étoile sera en équilibre hydrostatique. En cas d'augmentation de la gravité, peut-être plus de gaz au travers de tomber dans l'étoile, la densité et la température du gaz vont également augmenter, en fournissant une pression plus vers l'extérieur et de maintenir l'équilibre.

Answer 3

Ce concept peut être exprimé sous la forme de l'équation d'équilibre hydrostatique. Il est généralement indiqué en tant que dp / dz =-gρ et s'applique à une couche de fluide à l'intérieur d'un plus grand volume en équilibre hydrostatique, où dp est la variation de pression à l'intérieur de la couche, dz est l'épaisseur de la couche, g est l'accélération due  à la gravité et ρ est la densité du fluide. L'équation peut être utilisée pour calculer, par exemple, la pression à l'intérieur d'une atmosphère planétaire à une hauteur donnée au-dessus de la surface.

Answer 4

Les étoiles sont toujours en équilibre hydrostatique sur de longues périodes, généralement plusieurs milliards d'années, mais ils finiront par manquer d'hydrogène et de commencer à fondre progressivement éléments plus lourds. Ces changements mettent temporairement l'étoile hors d'équilibre, provoquant une dilatation ou la contraction jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre soit atteint. Fer ne peut pas être fusionnée en éléments plus lourds, comme cela nécessiterait plus d'énergie que le processus serait de produire, quand tout le combustible nucléaire de la star a finalement transformé en fer, aucune fusion ne peut avoir lieu et les effondrements étoiles. Cela pourrait laisser un noyau de fer solide, une étoile à neutrons ou un trou noir, en fonction de la masse de l'étoile. Dans le cas d'un trou noir, aucun processus physique connu peut générer une pression interne suffisante pour stopper l'effondrement gravitationnel, l'équilibre hydrostatique donc ne peut être atteint et l'on pense que l'étoile se contracte à un point de densité infinie connu comme une singularité.