human
Supposons que nous ayons un composé gazeux ou liquide (je ne sais pas si les éléments ou les composés font une différence, prenez cela comme une expérience de pensée), et nous avons un bloc de tungstène ou d'acier d'une épaisseur de 5 cm (ou moins, vous choisissez). Existe-t-il une méthode physique pour que ce gaz ou ce liquide traverse ce bloc métallique épais et lourd (sans perçage, etc.)
gpt
Oui, certains gaz peuvent se diffuser dans et à travers le métal. C'est le fléau de la vie de l'ingénieur en haute-vacuum. L'hydrogène est le pire car il a tendance à se dissocier en atomes à la surface et le noyau, un seul proton, peut alors laisser son électron derrière lui et se promener à travers le réseau métallique jusqu'à ce qu'il récupère un autre électron lorsqu'il sort.

Par exemple, le Mu-métal, privilégié pour certaines applications, doit généralement être recuit dans de l'hydrogène à haute température. Une fois cela terminé, il peut prendre des semaines ou des mois pour que l'hydrogène résiduel se diffuse hors du métal avant d'atteindre un vide suffisamment élevé et de poursuivre le travail.

Une "fuite virtuelle" se produit lorsqu'une petite bulle de gaz est incrustée dans le matériau à l'intérieur d'une chambre à vide. La fuite se produit généralement parce qu'un petit trou existe pour que le gaz puisse se diffuser à travers, mais parfois le "trou" n'est rien de plus qu'une peau de métal ultra-mince (invisible pour le technicien frustré) et le gaz se diffuse à travers. Ces petites horreurs peuvent continuer pendant des mois, voire des années, et signifient généralement le remplacement des pièces suspectes et le pompage à nouveau jusqu'à ce que la défectueuse soit enfin découverte.

L'hélium est à la fois monatomique et l'atome physiquement le plus petit. Il peut se diffuser plus facilement que tout autre atome ou molécule neutre, rendant certains feuilles de métal inadaptées en tant que revêtements étanches aux gaz pour les dirigeables. Comme indiqué dans une autre réponse, en quantité, il peut également affecter les propriétés globales du métal.

À une échelle plus énergétique, les noyaux d'hydrogène et d'hélium (protons et particules alpha) peuvent traverser des feuilles de métal minces s'ils sont projetés avec une énergie suffisante, et cela a été utilisé pour établir les structures cristallines de certains métaux et alliages (lorsque, pour une raison quelconque, les électrons étaient inadaptés).

D'autres gaz ont des atomes beaucoup plus gros (néon et autres gaz nobles) ou des molécules (azote et autres molécules diatomiques, eau et autres hydrures), mais ils peuvent encore se diffuser extrêmement lentement à travers certains métaux. Cela peut limiter la durée de vie de certains microprocesseurs. Un phénomène apparenté se produit lorsqu'il y a un défaut dans le réseau à la surface, tel qu'une limite de grain, et qu'un atome de gaz s'y attache. Les défauts sont parfois assez mobiles et peuvent migrer à travers le réseau ; l'atome de gaz stabilisera le défaut et pourra peut-être faire du stop.

Les processus quantiques tels que le tunnelage ne sont pas vraiment pertinents, car ils fonctionnent sur des distances plus petites que la longueur d'onde atomique, qui est elle-même généralement bien plus petite que l'épaisseur de tout atome ou feuille de métal. La probabilité qu'un atome de gaz traverse par tunnelisation est si infime qu'elle est pratiquement nulle.