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RÉSUMÉ
Cet article traite des trois équilibres thermodynamiques (liquide-vapeur, liquide-solide, chimiques) et des phénomènes interfaciaux caractérisés par une forte anisotropie. Pour chacun, les conditions thermodynamiques d’équilibre y sont détaillées sans omettre de repartir des fondements des raisonnements. Pour terminer, il présente une estimation des constantes thermodynamiques, pour aider à combler les données manquantes des ouvrages spécialisés.
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Jean-Pierre CORRIOU : Ingénieur des Arts et Manufactures - Docteur ès Sciences - Maître-Assistant au Laboratoire de Chimie Nucléaire et Industrielle de l’École Centrale de Paris
INTRODUCTION
Cet article traite des équilibres thermodynamiques (liquide-vapeur, liquide-solide, chimiques) des phénomènes interfaciaux et présente une estimation des données thermodynamiques.
Celui-ci n’a pu qu’esquisser un panorama de méthodes ou de règles permettant au technicien ou à l’ingénieur d’obtenir des données thermodynamiques manquantes et de mener à bien ses calculs, et le lecteur tirera souvent grand profit de la fiche documentaire .
En général, nous allons chercher à faire ressortir les fondements des raisonnements et à assurer une continuité dans les exemples. Le but que nous nous sommes fixés sera atteint si le lecteur, attiré par un point particulier, prend plaisir à approfondir une question parfois complexe.
Cet article s’insère dans un ensemble consacré à la thermodynamique chimique. Le lecteur consultera donc également les articles suivants :
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4. Phénomènes interfaciaux
4.1 Tension interfaciale
L’environnement des molécules à l’interface qui sépare les phases est différent de l’environnement des molécules situées dans le cœur de chacune des phases. En effet, la concentration molaire volumique
, entre autres paramètres, subit une variation rapide assimilable à une discontinuité selon la normale à l’interface, alors qu’au sein des phases, les variations sont beaucoup plus faibles ; cette anisotropie caractérise l’interface.
L’interface peut être de cinq types : gaz-solide, gaz-liquide, liquide-liquide, liquide-solide ou solide-solide. Une condition nécessaire à l’existence stable d’une interface est que l’énergie libre de formation soit positive ou nulle.
Considérons (figure 9) un film de savon étendu sur un cadre dont la surface est variable à l’aide d’une réglette mobile. On constate expérimentalement qu’une force F agissant sur la réglette mobile tend à s’opposer à l’agrandissement de la surface. Si la réglette de longueur
est déplacée d’une longueur dx, si la force par unité de longueur a pour valeur γ, le travail réversible effectué en tirant sur la réglette est :
le...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OTURAN (M.A.), ROBERT (M.) - Thermodynamique chimique - . 1997, EDP Sciences.
-
(2) - DAMON (J.P.), VINCENS (M.) - Thermodynamique chimique - . 2001, CD-ROM et livret. Collection Grenoble Sciences. Université Joseph FOURIER.
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(3) - PRIGOGINE (I.), KONDEPUDI (D.) - Thermodynamique - . 1999, Éd. Odile Jacob.
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(4) - ABBOTT (M.M.), VAN NESS (H.C.) - Thermodynamique, cours et problèmes - . Série Schaum. 1995, McGraw-Hill.
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(5) - DODE (M.) - Le second principe de la thermodynamique - . 1965, Société d’enseignement supérieur.
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(6) - GOKCEN (N.A.), REDDY (R.G.) - Thermodynamics - . 2e édition, 1996, Pergamon Press.
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