Comportement mécanique de gels soumis à des réactions autocatalytiques

par Sébastien Villain

Thèse de doctorat en Physique des liquides

Sous la direction de Stéphane Métens.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .


  • Résumé

    Nous avons developpe une approche theorique permettant d'analyser l'action de réactions chimiques autocatalytiques sur des gels sensibles dans des conditions contrôlées loin de l'équilibre thermodynamique. La sensitivité du gel, qui est placé au cŒur du réacteur chimique alimenté en continu, à l'un ou plusieurs des réactifs se marque par des variations de son volume. Nous avons résolu numériquement les équations d'évolution, que nous avons obtenues, pour deux types particuliers de cinétique chimique: une réaction présentant de la bistabilité spatiale et une réaction (belousov-zhabotinsky) exhibant des oscillations périodiques des concentrations. Dans les deux cas le gel démontre des oscillations de volume autonome. Alors que dans le premier cas nous avons affaire à une propriété émergente car la réaction chimique seule ne présente jamais d'oscillations, dans le second, pour la situation que nous avons analysée, il s'agit plutôt d'un forÇage de la dynamique du gel. Nous avons ainsi réussi à obtenir, pour une géométrie sphérique, un comportement similaire à celui observé expérimentalement.

  • Titre traduit

    Mechanical behaviour of gels subjected to autocatalytic reactions


  • Résumé

    We have developed a theoretical approach allowing to analyse the action of autocatalytic chemical reactions on sensitive gels under controlled conditions far from thermodynamic equilibrium. The sensitivity of the gel, placed at the core of the continuously fed chemical reactor, to one or more of the reactants is demonstrated by variations of its volume. We have numerically solved the evolution equations, that we derived, for two particular chemical kinetics : a reaction allowing spatial bistability and a reaction (belousov-zhabotinsky) giving rise to time periodic oscillations of the concentrations. The gel develops autonomous volume oscillations in both cases. While in the first case we are in the presence of an emergent property as the chemical reaction on its own never gives rise to oscillations, in the second case, for the conditions we have considered, it is rather a forcing of the gel dynamics. We have thereby succeeded to recover, for a spherical geometry, a behavior similar to that observed experimentally.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (130 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 75 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2007) 112
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