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Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 28 mars 2019 à 14h00 - Salle de conférences du LIMSI

Transport de chaleur et de masse à travers des interfaces

Jean-Marc Simon
Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, Univ. Bourgogne, Dijon

La zone de l’interface entre deux phases différentes est le lieu où se font les échanges entre les phases. La thermodynamique hors d’équilibre permet de décrire les transferts de masse et d’énergie à l’intérieur de phases « bulk ». Son extension aux interfaces [1] a fait l'objet d'études systématiques au cours de la dernière décennie. Les interfaces peuvent avoir quelques nanomètres d’épaisseur pour des interfaces planes en dehors de la zone critique, ou plusieurs mètres si l’on prend en compte la courbure des surfaces comme l’onde sur la mer, les mécanismes des échanges dans un cas ou dans l’autre peuvent être de nature très différentes. Dans cette présentation je me focaliserai sur les interfaces planes qui ont en général quelques angströms d’épaisseur. Il est en général difficile de les étudier directement sans passer par l’étude des phases adjacentes. Des expériences et surtout des simulations moléculaires ont montré que les interfaces peuvent être traitées comme des phases à part entière et pas simplement être considérées comme une extension des phases adjacentes. La présentation commencera par un bref aperçu des expressions de la production d'entropie et des équations de transport appliquées aux surfaces. Ensuite, je vais illustrer les transferts de chaleur et de masse par des exemples d’interfaces liquide-vapeur (et phase adsorbée / phase vapeur) obtenus par simulations de la dynamique moléculaire [2,3]. Par comparaison avec des simulations à l'équilibre, il a été vérifié que l'hypothèse de l'équilibre local était valable pour l'ensemble de la surface, ce qui est une hypothèse importante de la thermodynamique irréversible. Sur la base des équations de transport, les résistivités au transfert de chaleur et de masse et leur couplage, ont été calculés. Les résultats montrent d'importants phénomènes de thermodiffusion qui ne devraient pas être négligés pour modéliser la dynamique des processus d'évaporation / condensation, d'adsorption / désorption. [1] Signe Kjelstrup and Dick Bedeaux Non-equilibrium thermodynamics of heterogeneous systems, Series on Advances in Statistical Mechanics, Vol. 16, 2008 World Scientific, Singapore. [2] I. Inzoli, S. Kjelstrup, D. Bedeaux, J.-M. Simon, Chemical Engineering Science vol. 66, 4533 (2011) [3] J.-M. Simon Non-equilibrium Thermodynamics Applied to Adsorption from Experimental Thermodynamics Volume X : Non-equilibrium Thermodynamics with Applications, 178-203 (2015) Roy. Soc. Chem., Cambridge, Eds D. Bedeaux, S. Kjelstrup, J. Sengers

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