Etude théorique et numérique de l'effet Soret

par Pierre-Arnaud Artola

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Bernard Rousseau.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'effet Soret se produit lorsqu'un mélange fluide dense est soumis à un gradient de température. La réponse du système est l'apparition de gradients de fraction molaire, quantifiée par le coefficient de Soret. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de décrire le rôle des interactions intermoléculaires sur le coefficient de Soret Il est déjà connu que dans des mélanges simples le coefficient de Soret varie peu avec la fraction molaire moyenne du mélange, mais certains systèmes associés (mélange eau éthanol) voient leur coefficient de Soret fortement varier avec le titre molaire et change de signe (une espèce qui avait tendance à s'enrichir co��té froid va s'enrichir côté chaud). La dépendance du coefficient de Soret avec la fraction molaire est donnée par la nature des interactions entre espèces différentes en utilisant la dynamique moléculaire. Lors d'une caractérisation thermodynamique des systèmes étudiés, nous avons pu trouver une corrélation forte entre le coefficient de Soret et les propriétés d'excès du mélange. En utilisant et améliorant une approche théorique dévelopée par Prigogine le coefficient de Soret peut être prédit à l'aide de propriétés de diffusion, décrite comme un processus activé. Cet approche fut quantitativement validée sur des mélanges modèles mais aussi avec un très bon accord sur le mélange eau éthanol. En particulier la fraction molaire de changement de signe pour ce dernier système a été déterminée avec une précision de l'ordre de 1%.


  • Résumé

    The Soret effect occurs when a dense fluid mixture is subjected to a thermal gradient. The response of the system lies in molar fraction gradients, and the overall effect is quantified by the so called Soret coefficient. As was already shown it depends on several physical parameters such as the mass difference between the two species nontheless we showed that chemical specific interactions between them also strongly affect the value and the sign of this coefficient. We generelized this observation, using both equilibrium and nonequilibrium molecular dynamics, with a thermodynamic function that is proportional to the Soret coefficient, and that links strongly excess properties with this nonequilibrium behaviour. Using a thyeretical approach from Prigogine we derived a new model in order to predict the Soret coefficient that gives quantitative agreement for simple fluids and even on associated mixtures such as water ethanol we predicted the molar fraction at which the Soret coefficient changes its sign with a precision of 1%

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Informations

  • Détails : 1 vol. (141 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-141

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2009)149
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