La comprehension des mecanismes cinetiques des reactions doit s'apprecier dans une globalite qui implique, a parite, les caracterisations morphologiques cristallographiques, ... et les mesures de vitesses reactionnelles. Les couplages cinetique/mecanique, cinetique/composition ou cinetique/morphologie sont systematiquement responsables du comportement constate des solides reactifs. L'etude des vitesses des reactions elementaires avec la recherche de l'etape limitante, pour essentielle qu'elle soit, traitee en (AF 3 688], ne suffit souvent pas a rendre compte des observations cinetiques experimentales. C'est pourquoi, meme si la thermogravimetrie demeure l'instrument principal des caracterisations cinetiques, cette branche des sciences physiques est en pleine evolution au plan experimental, en relation avec les progres actuels des appareillages de caracterisation. Des tentatives de modelisation de phenomenes complexes continuent d'etre entreprises: on peut s'attendre egalement a des progres dans ce domaine, avec l'augmentation des puissances de calcul, et, simultanement, avec les definitions de plus en plus fines des solides permises par les progres de leur caracterisation.
{"title":"Cinétique des réactions du solide à températures élevées - Modèles et applications","authors":"P. Lefort, S. Valette","doi":"10.51257/a-v1-af3689","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af3689","url":null,"abstract":"La comprehension des mecanismes cinetiques des reactions doit s'apprecier dans une globalite qui implique, a parite, les caracterisations morphologiques cristallographiques, ... et les mesures de vitesses reactionnelles. Les couplages cinetique/mecanique, cinetique/composition ou cinetique/morphologie sont systematiquement responsables du comportement constate des solides reactifs. L'etude des vitesses des reactions elementaires avec la recherche de l'etape limitante, pour essentielle qu'elle soit, traitee en (AF 3 688], ne suffit souvent pas a rendre compte des observations cinetiques experimentales. C'est pourquoi, meme si la thermogravimetrie demeure l'instrument principal des caracterisations cinetiques, cette branche des sciences physiques est en pleine evolution au plan experimental, en relation avec les progres actuels des appareillages de caracterisation. Des tentatives de modelisation de phenomenes complexes continuent d'etre entreprises: on peut s'attendre egalement a des progres dans ce domaine, avec l'augmentation des puissances de calcul, et, simultanement, avec les definitions de plus en plus fines des solides permises par les progres de leur caracterisation.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"35 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2009-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"90974998","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
La protection chimique des cultures et la lutte chimique antiparasitaire subissent une crise prolongee, le nombre de substances actives disponibles a serieusement chute en quelques decennies. Certaines dispositions reglementaires, ainsi que l'obligation pour les utilisateurs de se soumettre a des formations adaptees, visent a reduire les risques. Cet article propose un itineraire historique afin d’informer de l'etat present. Se succedant les uns aux autres, les problemes et les reponses scientifiques sont explores, depuis le jus de tabac utilise au XVIIIe siecle jusqu'aux molecules et formulations complexes d'aujourd'hui.
{"title":"Pesticides : fonctions et premiers développements","authors":"J. Fournier","doi":"10.51257/a-v2-af6815","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v2-af6815","url":null,"abstract":"La protection chimique des cultures et la lutte chimique antiparasitaire subissent une crise prolongee, le nombre de substances actives disponibles a serieusement chute en quelques decennies. Certaines dispositions reglementaires, ainsi que l'obligation pour les utilisateurs de se soumettre a des formations adaptees, visent a reduire les risques. Cet article propose un itineraire historique afin d’informer de l'etat present. Se succedant les uns aux autres, les problemes et les reponses scientifiques sont explores, depuis le jus de tabac utilise au XVIIIe siecle jusqu'aux molecules et formulations complexes d'aujourd'hui.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"144 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2009-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"77465685","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Alain Estève, M. Djafari-Rouhani, A. Dkhissi, C. Mastail, Georges Landa, Anne Hémeryck, N. Richard
Nous decrivons ici la mise en œuvre d'une strategie de modelisation multi-niveaux pour la simulation a l'echelle atomique des procedes en Micro et Nano-technologies. Cette strategie multi-niveaux combine des calculs quantiques de type fonctionnelle de la densite electronique DFT ( Density Functional Theory ) avec de la simulation mesoscopique au travers d'une technique de « Monte Carlo cinetique ». Nous nous attachons plus particulierement a detailler les etapes de construction d'un modele de type « Monte Carlo cinetique » base sur reseau et d'en souligner le caractere general pour la simulation procede : – gestion d'un espace decrit par un reseau de sites ; – ecriture des configurations ; – liste des mecanismes elementaires ; – gestion du temps d'experience. Ces elements generaux sont systematiquement etayes par un exemple d'application sur la croissance des oxydes de grille pour la microelectronique « ultime » : la croissance par couche atomique ( ALD : Atomic Layer Deposition ) de l'oxyde d'Hafnium sur silicium.
{"title":"Logiciel Hikad : modéliser l'organisation atomique durant la croissance de HfO sur silicium","authors":"Alain Estève, M. Djafari-Rouhani, A. Dkhissi, C. Mastail, Georges Landa, Anne Hémeryck, N. Richard","doi":"10.51257/a-v1-re123","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-re123","url":null,"abstract":"Nous decrivons ici la mise en œuvre d'une strategie de modelisation multi-niveaux pour la simulation a l'echelle atomique des procedes en Micro et Nano-technologies. Cette strategie multi-niveaux combine des calculs quantiques de type fonctionnelle de la densite electronique DFT ( Density Functional Theory ) avec de la simulation mesoscopique au travers d'une technique de « Monte Carlo cinetique ». Nous nous attachons plus particulierement a detailler les etapes de construction d'un modele de type « Monte Carlo cinetique » base sur reseau et d'en souligner le caractere general pour la simulation procede : – gestion d'un espace decrit par un reseau de sites ; – ecriture des configurations ; – liste des mecanismes elementaires ; – gestion du temps d'experience. Ces elements generaux sont systematiquement etayes par un exemple d'application sur la croissance des oxydes de grille pour la microelectronique « ultime » : la croissance par couche atomique ( ALD : Atomic Layer Deposition ) de l'oxyde d'Hafnium sur silicium.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"19 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2009-04-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"86746123","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Les ultra-durs sont des materiaux qui, comme le diamant ou le nitrure de bore cubique, presentent des proprietes mecaniques et physico-chimiques exceptionnelles. Leur mise en œuvre est a la base des tâches industrielles comme la decoupe, l'abrasion, les forages, etc. Le diamant qui, dans sa forme cubique, est le materiau naturel le plus dur connu, est aussi l'ultra-dur le plus utilise dans l'industrie, comme revetement ou de maniere directe. Sa synthese a l'echelle industrielle, compte tenu du cout prohibitif du diamant naturel, est donc un imperatif. Cependant, aux problemes de couts s'ajoutent des restrictions d'ordre thermochimique. En effet, son usage dans la decoupe et l'usinage de pieces a base de fer est contre-indique compte tenu de son instabilite en temperature (870 K sous oxygene est une temperature effectivement atteinte par friction) conduisant a la degradation non seulement du diamant lui-meme, mais egalement de la piece a usiner (modification locale de la composition chimique par insertion d'atomes de carbone excedentaires). Pour les multinationales telles que General Electric, Sandvik, Norton US, De Beer..., la production de materiaux ultra-durs se chiffre en plusieurs milliards d'euros. Une recherche en amont s'impose donc dans un tel contexte pour mieux comprendre les liens entre proprietes mecaniques, liaison chimique et structure cristalline. L'objectif in fine est d'optimiser l'utilisation des materiaux connus, d'une part, et surtout de pouvoir predire de nouveaux materiaux aux proprietes mecaniques comparables tout en etant moins fragilises dans les conditions d'utilisation, d'autre part. Pour cette raison, et afin de remplacer le diamant dans differentes applications, de nouveaux materiaux ultra-durs ont ete recherches. L'outil numerique dans son aspect predictif vient alors en appui de la synthese par sa determination, en amont, des proprietes physico-chimiques attendues, notamment la durete. Cet article, redige a l'intention de l'ingenieur en sciences des materiaux, s'attache a examiner cette thematique. Les differentes voies possibles de synthese des materiaux ultra-durs sont presentees, ainsi que les differentes approches du concept de durete. La prise en compte de la resistance mecanique aux changements de volume et de forme nous conduira a introduire des notions bien connues des mecaniciens des materiaux (modules de compressibilite et de cisaillement, constantes elastiques...), pour aborder, ensuite, la presentation des nouveaux materiaux ultra-durs et le cadre theorique des calculs.
{"title":"Matériaux ultra-durs - Concepts et modélisations","authors":"S. Matar","doi":"10.51257/a-v1-af6630","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af6630","url":null,"abstract":"Les ultra-durs sont des materiaux qui, comme le diamant ou le nitrure de bore cubique, presentent des proprietes mecaniques et physico-chimiques exceptionnelles. Leur mise en œuvre est a la base des tâches industrielles comme la decoupe, l'abrasion, les forages, etc. Le diamant qui, dans sa forme cubique, est le materiau naturel le plus dur connu, est aussi l'ultra-dur le plus utilise dans l'industrie, comme revetement ou de maniere directe. Sa synthese a l'echelle industrielle, compte tenu du cout prohibitif du diamant naturel, est donc un imperatif. Cependant, aux problemes de couts s'ajoutent des restrictions d'ordre thermochimique. En effet, son usage dans la decoupe et l'usinage de pieces a base de fer est contre-indique compte tenu de son instabilite en temperature (870 K sous oxygene est une temperature effectivement atteinte par friction) conduisant a la degradation non seulement du diamant lui-meme, mais egalement de la piece a usiner (modification locale de la composition chimique par insertion d'atomes de carbone excedentaires). Pour les multinationales telles que General Electric, Sandvik, Norton US, De Beer..., la production de materiaux ultra-durs se chiffre en plusieurs milliards d'euros. Une recherche en amont s'impose donc dans un tel contexte pour mieux comprendre les liens entre proprietes mecaniques, liaison chimique et structure cristalline. L'objectif in fine est d'optimiser l'utilisation des materiaux connus, d'une part, et surtout de pouvoir predire de nouveaux materiaux aux proprietes mecaniques comparables tout en etant moins fragilises dans les conditions d'utilisation, d'autre part. Pour cette raison, et afin de remplacer le diamant dans differentes applications, de nouveaux materiaux ultra-durs ont ete recherches. L'outil numerique dans son aspect predictif vient alors en appui de la synthese par sa determination, en amont, des proprietes physico-chimiques attendues, notamment la durete. Cet article, redige a l'intention de l'ingenieur en sciences des materiaux, s'attache a examiner cette thematique. Les differentes voies possibles de synthese des materiaux ultra-durs sont presentees, ainsi que les differentes approches du concept de durete. La prise en compte de la resistance mecanique aux changements de volume et de forme nous conduira a introduire des notions bien connues des mecaniciens des materiaux (modules de compressibilite et de cisaillement, constantes elastiques...), pour aborder, ensuite, la presentation des nouveaux materiaux ultra-durs et le cadre theorique des calculs.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"12 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2009-01-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"76642924","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
La prediction de la contamination des aliments par les substances de l'emballage est une preoccupation recente. Bien que les modeles disponibles aujourd'hui soient encore imparfaits, l'utilisation d'approches predictives est tres fortement encouragee par les autorites reglementaires europeennes et nord-americaines. Elle obeit a deux priorites: - faciliter la libre circulation des aliments emballes, des emballages et de leurs constituants (polymere, additifs) sur leurs larges marches interieurs respectifs ; - proteger le consommateur de contaminants chimiques potentiels issus de l'emballage. Dans cette logique, l'article 14 de la directive europeenne « plastiques » 2002/ 72/CE [16] introduit la possibilite de demontrer la conformite des materiaux plastiques a l'aide d'approches predictives. Ces memes approches peuvent contribuer a repondre aux obligations imposees par la directive cadre 2004/ 1935/CE [18]: obligation de tracabilite des materiaux au contact des aliments, obligation d'une evaluation et d'une decision de gestion de risque pour l'intro- duction d'une nouvelle substance. Ce dossier fait le point sur les mecanismes responsables de la contamination des aliments par les materiaux au contact, dont l'emballage, et sur les moyens pour les prevoir de maniere qualitative ou quantitative. Le contenu s'adresse en amont de la filiere emballage aux acteurs - producteurs de polymeres, fabricants d'additifs, formulateurs - qui souhaitent augmenter la securite sanitaire des produits des la phase de conception. Il s'adresse egalement en amont aux transformateurs et industriels de l'agroalimentaire, qui doivent demontrer la conformite des materiaux mis sur le marche. Du fait de la disproportion des connaissances partagees entre utilisateurs de materiaux ou de substances et les fabricants eux-memes, ce dossier met l'accent sur l'elaboration de recommandations, qui permettent l'elaboration de scenarios de contamination robustes malgre la non-exhaustivite des informations disponibles (par exemple, la formulation detaillee des materiaux d'emballage, les proprietes physico-chimiques des materiaux, les quantites presentes...). A partir d'une description moleculaire des transferts, des modeles predictifs des coefficients de transport sont par ailleurs introduits pour etendre les approches predictives du risque de contamination a un grand nombre de substances, de materiaux et de conditions de temperature de stockage ou de mise en forme. Les techniques de modelisation robustes par intervalles ou probabilistes de la contamination des aliments emballes et de l'exposition du consommateur sont detaillees dans le dossier [AF 1 446] « La modelisation du risque de contamination d'un aliment emballe » dont il est conseille de faire la lecture conjointe. Le document est organise en deux dossiers (AF 6 930] et [AF 6 931]. Un parcours de lecture pour quatre lecteurs types est donne dans le tableau suivant.
{"title":"Contact alimentaire : évaluation de conformité. Partie 2","authors":"O. Vitrac, C. Joly","doi":"10.51257/a-v1-af6931","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af6931","url":null,"abstract":"La prediction de la contamination des aliments par les substances de l'emballage est une preoccupation recente. Bien que les modeles disponibles aujourd'hui soient encore imparfaits, l'utilisation d'approches predictives est tres fortement encouragee par les autorites reglementaires europeennes et nord-americaines. Elle obeit a deux priorites: - faciliter la libre circulation des aliments emballes, des emballages et de leurs constituants (polymere, additifs) sur leurs larges marches interieurs respectifs ; - proteger le consommateur de contaminants chimiques potentiels issus de l'emballage. Dans cette logique, l'article 14 de la directive europeenne « plastiques » 2002/ 72/CE [16] introduit la possibilite de demontrer la conformite des materiaux plastiques a l'aide d'approches predictives. Ces memes approches peuvent contribuer a repondre aux obligations imposees par la directive cadre 2004/ 1935/CE [18]: obligation de tracabilite des materiaux au contact des aliments, obligation d'une evaluation et d'une decision de gestion de risque pour l'intro- duction d'une nouvelle substance. Ce dossier fait le point sur les mecanismes responsables de la contamination des aliments par les materiaux au contact, dont l'emballage, et sur les moyens pour les prevoir de maniere qualitative ou quantitative. Le contenu s'adresse en amont de la filiere emballage aux acteurs - producteurs de polymeres, fabricants d'additifs, formulateurs - qui souhaitent augmenter la securite sanitaire des produits des la phase de conception. Il s'adresse egalement en amont aux transformateurs et industriels de l'agroalimentaire, qui doivent demontrer la conformite des materiaux mis sur le marche. Du fait de la disproportion des connaissances partagees entre utilisateurs de materiaux ou de substances et les fabricants eux-memes, ce dossier met l'accent sur l'elaboration de recommandations, qui permettent l'elaboration de scenarios de contamination robustes malgre la non-exhaustivite des informations disponibles (par exemple, la formulation detaillee des materiaux d'emballage, les proprietes physico-chimiques des materiaux, les quantites presentes...). A partir d'une description moleculaire des transferts, des modeles predictifs des coefficients de transport sont par ailleurs introduits pour etendre les approches predictives du risque de contamination a un grand nombre de substances, de materiaux et de conditions de temperature de stockage ou de mise en forme. Les techniques de modelisation robustes par intervalles ou probabilistes de la contamination des aliments emballes et de l'exposition du consommateur sont detaillees dans le dossier [AF 1 446] « La modelisation du risque de contamination d'un aliment emballe » dont il est conseille de faire la lecture conjointe. Le document est organise en deux dossiers (AF 6 930] et [AF 6 931]. Un parcours de lecture pour quatre lecteurs types est donne dans le tableau suivant.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"89 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"80559596","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Cet article a pour objectif de fournir les bases pour une analyse des situations de convection naturelle rencontrees le plus couramment. L’attention est attiree sur les aspects fondamentaux afin d’aider a la formulation d’un probleme. Sont presentees d’une part des configurations de convection naturelle externe (le long d'une paroi ou en panache), ainsi que des cas de convection mixte, ou convection naturelle et forcee sont associees. D'autre part, la convection naturelle interne est abordee par le traitement de ses trois grandes classes de problemes : dans une conduite verticale, dans une couche horizontale, ou en cavite. Les cas presentes de convection naturelle presentes sont les plus frequents, c’est-a-dire qu’ils possedent des solutions analytiques accessibles ou des resultats de simulation numerique bien etablis.
{"title":"Convection naturelle - Cas particuliers","authors":"G. Lauriat, D. Gobin","doi":"10.51257/a-v1-af4081","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af4081","url":null,"abstract":"Cet article a pour objectif de fournir les bases pour une analyse des situations de convection naturelle rencontrees le plus couramment. L’attention est attiree sur les aspects fondamentaux afin d’aider a la formulation d’un probleme. Sont presentees d’une part des configurations de convection naturelle externe (le long d'une paroi ou en panache), ainsi que des cas de convection mixte, ou convection naturelle et forcee sont associees. D'autre part, la convection naturelle interne est abordee par le traitement de ses trois grandes classes de problemes : dans une conduite verticale, dans une couche horizontale, ou en cavite. Les cas presentes de convection naturelle presentes sont les plus frequents, c’est-a-dire qu’ils possedent des solutions analytiques accessibles ou des resultats de simulation numerique bien etablis.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"25 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"74085084","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Un grand nombre de domaines de la mecanique, conception, robotique, mecanique des milieux continus… tirent grand profit des logiciels de calcul formel tel Maple. Cet article detaille tout d’abord comment ces nouveaux outils, capables de venir a bout de calculs fastidieux, permettent de resoudre des problemes d’integration lies a la determination des caracteristiques inertielles des solides. L’exemple du pendule d’Euler et celui du roulement sans glissement d’une roue sont utilises pour illustrer les equations de Lagrange. Ensuite, sont traitees la generation puis la resolution des systemes differentiels de la mecanique et de mouvement voisin de l’equilibre.
{"title":"Maple et la mécanique des systèmes multicorps – Partie 2","authors":"Philippe Lonjou","doi":"10.51257/a-v1-af5061","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af5061","url":null,"abstract":"Un grand nombre de domaines de la mecanique, conception, robotique, mecanique des milieux continus… tirent grand profit des logiciels de calcul formel tel Maple. Cet article detaille tout d’abord comment ces nouveaux outils, capables de venir a bout de calculs fastidieux, permettent de resoudre des problemes d’integration lies a la determination des caracteristiques inertielles des solides. L’exemple du pendule d’Euler et celui du roulement sans glissement d’une roue sont utilises pour illustrer les equations de Lagrange. Ensuite, sont traitees la generation puis la resolution des systemes differentiels de la mecanique et de mouvement voisin de l’equilibre.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"39 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"78806262","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Valérie Wathelet, C. Michaux, M. Fontaine, J. André, D. Jacquemin, Eric A. Perpète
La chimie industrielle du XXI e siecle se doit de relever de nombreux defis economiques et environnementaux afin d'assurer son developpement futur. Les domaines prioritaires ont trait a l'ingenierie des procedes (thermodynamique, cinetique...) et aux techniques de modelisation (chimie calculatoire, simulations de procedes, dynamique des fluides...). S'il est aujourd'hui communement admis que la chimie quantique constitue une des nombreuses facettes de la chimie physique, le chemin qui mene a la reconnaissance de sa capacite de prediction et d'interpretation de phenomenes physico-chimiques n'a pas pour autant ete un long fleuve tranquille. Loin des diatribes infondees dont elle est encore parfois la cible, la chimie calculatoire est neanmoins occupee a gagner son pari, comme en temoigne cette intervention de Gilbert Gaillard [1], ancien president de la societe francaise Hoechst: « Aujourd'hui, la chimie industrielle a sa source dans la chimie theorique dont elle est l'application, l'accomplissement, et qu'elle contribue a enrichir par les questions qu'elle lui soumet. Par ailleurs, elle met en œuvre les acquis d'autres sciences fondamentales: physique, thermodynamique, mecanique, genie des procedes... Ces apports constituent son paysage quotidien et lui assurent des possibilites de developpement ». Les methodes de chimie quantique impliquent la description mathematique d'un systeme constitue de noyaux et d'electrons, constitutifs de la matiere [2], et la resolution d'equations comme celle de Schrodinger. L'application pratique de ces techniques passe par l'elaboration et la programmation d'algorithmes permettant la description quantitative des phenomenes physiques et chimiques au sein de ce systeme. Les applications de la chimie calculatoire en matiere de genie des procedes sont nombreuses et variees: prediction de donnees spectroscopiques et thermochimiques, developpement de nouvelles molecules possedant une reactivite selective, amelioration des procedes existants et elaboration de nouveaux processus... L'exemple des equations d'etat constitue une excellente illustration de la capacite des ingenieurs chimistes a appliquer et a developper des concepts et des modeles originellement concus par les theoriciens. Cette tendance se precise avec l'avenement et la vulgarisation des equations d'etat non cubiques [3] qui s'imposent avec force au niveau industriel. Les proprietes calculees au niveau quantique peuvent etre utilisees comme variable d'essai pour un traitement posterieur, contribuant ainsi a une certaine continuite entre les differentes etapes de la determination des proprietes physico-chimiques. Ce role d'interface est abondamment utilise au cours de ce travail. Ainsi, la parametrisation d'equations d'etat par la connaissance des parametres critiques des especes chimiques mises en jeu constitue l'essence de cet article. Dans le cadre d'une approche tout a fait generale, les methodes predictives et l'analyse statistique fournissent la clef pour
{"title":"Paramétrisation d'équations d'état par la mécanique quantique","authors":"Valérie Wathelet, C. Michaux, M. Fontaine, J. André, D. Jacquemin, Eric A. Perpète","doi":"10.51257/a-v1-af6052","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af6052","url":null,"abstract":"La chimie industrielle du XXI e siecle se doit de relever de nombreux defis economiques et environnementaux afin d'assurer son developpement futur. Les domaines prioritaires ont trait a l'ingenierie des procedes (thermodynamique, cinetique...) et aux techniques de modelisation (chimie calculatoire, simulations de procedes, dynamique des fluides...). S'il est aujourd'hui communement admis que la chimie quantique constitue une des nombreuses facettes de la chimie physique, le chemin qui mene a la reconnaissance de sa capacite de prediction et d'interpretation de phenomenes physico-chimiques n'a pas pour autant ete un long fleuve tranquille. Loin des diatribes infondees dont elle est encore parfois la cible, la chimie calculatoire est neanmoins occupee a gagner son pari, comme en temoigne cette intervention de Gilbert Gaillard [1], ancien president de la societe francaise Hoechst: « Aujourd'hui, la chimie industrielle a sa source dans la chimie theorique dont elle est l'application, l'accomplissement, et qu'elle contribue a enrichir par les questions qu'elle lui soumet. Par ailleurs, elle met en œuvre les acquis d'autres sciences fondamentales: physique, thermodynamique, mecanique, genie des procedes... Ces apports constituent son paysage quotidien et lui assurent des possibilites de developpement ». Les methodes de chimie quantique impliquent la description mathematique d'un systeme constitue de noyaux et d'electrons, constitutifs de la matiere [2], et la resolution d'equations comme celle de Schrodinger. L'application pratique de ces techniques passe par l'elaboration et la programmation d'algorithmes permettant la description quantitative des phenomenes physiques et chimiques au sein de ce systeme. Les applications de la chimie calculatoire en matiere de genie des procedes sont nombreuses et variees: prediction de donnees spectroscopiques et thermochimiques, developpement de nouvelles molecules possedant une reactivite selective, amelioration des procedes existants et elaboration de nouveaux processus... L'exemple des equations d'etat constitue une excellente illustration de la capacite des ingenieurs chimistes a appliquer et a developper des concepts et des modeles originellement concus par les theoriciens. Cette tendance se precise avec l'avenement et la vulgarisation des equations d'etat non cubiques [3] qui s'imposent avec force au niveau industriel. Les proprietes calculees au niveau quantique peuvent etre utilisees comme variable d'essai pour un traitement posterieur, contribuant ainsi a une certaine continuite entre les differentes etapes de la determination des proprietes physico-chimiques. Ce role d'interface est abondamment utilise au cours de ce travail. Ainsi, la parametrisation d'equations d'etat par la connaissance des parametres critiques des especes chimiques mises en jeu constitue l'essence de cet article. Dans le cadre d'une approche tout a fait generale, les methodes predictives et l'analyse statistique fournissent la clef pour","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"1 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"80147401","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
On parle de transfert de chaleur (ou de masse) par convection lorsque la chaleur (ou le constituant) est transmise a, ou par, un fluide en ecoulement. Par opposition a la convection forcee, ou un ecoulement est cree par une force exterieure (gradient de pression), la convection est dite libre ou naturelle si le mouvement du fluide n'est du qu'a des variations de masse volumique. Ces variations sont, en general, causees par une distribution non uniforme de la temperature et/ou de la concentration des especes dans un melange. La difference entre ces deux modes de convection est essentielle dans la mesure ou, dans le cas de la convection forcee, la temperature ou la concentration peuvent etre des scalaires passifs, advectes par un ecoulement impose par ailleurs. Dans la convection naturelle au contraire, les gradients de masse volumique sont le terme moteur de l'ecoulement du fluide, qui transfere par ailleurs chaleur ou solute avec son environnement. Il y a donc fondamentalement couplage entre le champ de vitesse et les differents champs scalaires. La comprehension des mecanismes de convection naturelle constitue un enjeu scientifique important afin de pouvoir les modeliser et predire leurs effets dans l'environnement ou dans les equipements. On concoit que l'ingenieur doive faire face a une tres grande variete de situations due a la taille du domaine d'etude, a sa geometrie, a la nature des fluides concernes et leurs proprietes thermophysiques, aux conditions limites et a l'importance des gradients de masse volumique mis en jeu, etc. L'objet de cet article n'est evidemment pas de pretendre aborder toutes les configurations possibles, mais de poser les principes physiques qui regissent ce type d'ecoulement et de montrer comment ceux-ci interviennent dans les transferts de chaleur ou de masse. On se limitera donc aux aspects plus fondamentaux, en ne considerant que des configurations simples, parfois academiques. Nous tenterons de renvoyer le lecteur aux principales references s'il souhaite approfondir des points plus particuliers ou des situations plus complexes, ou s'il recherche des correlations specifiques pour resoudre des problemes pratiques (voir a ce sujet les articles « Convection thermique et massique » [BE 8 205] [BE 8 206] (BE 8 207]). Enfin, dans la plupart des cas, on ne peut pas obtenir de solution suffisamment detaillee par des calculs simples: on doit alors faire appel a la simulation numerique pour resoudre ce type de probleme. La plupart des nombreux logiciels de mecanique des fluides numerique (MFN, ou CFD pour computational fluid dynamics) commercialises permettent de resoudre des problemes de convection naturelle dans des geometries complexes et de prendre en compte des couplages multiples. L'objectif de cet article et du suivant [AF 4 081] est de fournir quelques elements pour comprendre les principales hypotheses sur lesquelles reposent les modeles implantes dans ces codes de calcul et de donner quelques cles pour orienter l'
当热量(或成分)传递给流动流体或通过流动流体时，通过对流传递热量(或质量)。与由外力(压力梯度)产生流动的强制对流不同，如果流体的运动只是由于密度的变化，则对流被称为自由或自然对流。这些变化通常是由混合物中温度和/或物种浓度的不均匀分布引起的。这两种对流模式之间的区别是至关重要的，因为在强制对流的情况下，温度或浓度可以是被动的标量，由其他施加的流量平流。相比之下，在自然对流中，密度梯度是流体流动的驱动项，流体流动也将热量或溶质转移到环境中。因此，速度场和各种标量场之间存在着基本的耦合。了解自然对流机制是一项重要的科学挑战，以便能够对它们进行建模并预测它们对环境或设备的影响。据concoit个不得不面临了非常大的料情况造成了研究领域,他的大小缩放了,有关流体的性质及其限制条件的物理性能,且密度梯度的重要性已岌岌可危,等等。这篇文章的目的显然不是要讨论所有可能的配置，而是要阐明控制这类流动的物理原理，并说明它们是如何影响热或质量传递的。因此，我们将把自己限制在更基本的方面，只考虑简单的，有时是学术性的配置。试图把读者为主要参考,是否希望深化更具体点或更复杂的情况下,还是具体的相关性研究来解决问题的做法(见了这个话题的文章«»质量和热对流(BE [8] 205 BE [8] (BE 206 207])。最后，在大多数情况下，简单的计算是无法得到足够详细的解的，因此必须使用数值模拟来解决这类问题。市场上的许多数值流体力学(MFN，或计算流体动力学的CFD)软件可以解决复杂几何形状中的自然对流问题，并考虑多个耦合。本文和下一篇[AF 4081]的目的是提供一些元素，以理解这些计算代码中植入模型所基于的主要假设，并给出一些关键，以指导对结果的解释。第一篇文章介绍了自然对流的理论方面。下面[AF 4081]讨论了已知解(解析解或模拟解)的常见实际情况。
{"title":"Convection naturelle - Aspects théoriques","authors":"G. Lauriat, D. Gobin","doi":"10.51257/a-v1-af4080","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af4080","url":null,"abstract":"On parle de transfert de chaleur (ou de masse) par convection lorsque la chaleur (ou le constituant) est transmise a, ou par, un fluide en ecoulement. Par opposition a la convection forcee, ou un ecoulement est cree par une force exterieure (gradient de pression), la convection est dite libre ou naturelle si le mouvement du fluide n'est du qu'a des variations de masse volumique. Ces variations sont, en general, causees par une distribution non uniforme de la temperature et/ou de la concentration des especes dans un melange. La difference entre ces deux modes de convection est essentielle dans la mesure ou, dans le cas de la convection forcee, la temperature ou la concentration peuvent etre des scalaires passifs, advectes par un ecoulement impose par ailleurs. Dans la convection naturelle au contraire, les gradients de masse volumique sont le terme moteur de l'ecoulement du fluide, qui transfere par ailleurs chaleur ou solute avec son environnement. Il y a donc fondamentalement couplage entre le champ de vitesse et les differents champs scalaires. La comprehension des mecanismes de convection naturelle constitue un enjeu scientifique important afin de pouvoir les modeliser et predire leurs effets dans l'environnement ou dans les equipements. On concoit que l'ingenieur doive faire face a une tres grande variete de situations due a la taille du domaine d'etude, a sa geometrie, a la nature des fluides concernes et leurs proprietes thermophysiques, aux conditions limites et a l'importance des gradients de masse volumique mis en jeu, etc. L'objet de cet article n'est evidemment pas de pretendre aborder toutes les configurations possibles, mais de poser les principes physiques qui regissent ce type d'ecoulement et de montrer comment ceux-ci interviennent dans les transferts de chaleur ou de masse. On se limitera donc aux aspects plus fondamentaux, en ne considerant que des configurations simples, parfois academiques. Nous tenterons de renvoyer le lecteur aux principales references s'il souhaite approfondir des points plus particuliers ou des situations plus complexes, ou s'il recherche des correlations specifiques pour resoudre des problemes pratiques (voir a ce sujet les articles « Convection thermique et massique » [BE 8 205] [BE 8 206] (BE 8 207]). Enfin, dans la plupart des cas, on ne peut pas obtenir de solution suffisamment detaillee par des calculs simples: on doit alors faire appel a la simulation numerique pour resoudre ce type de probleme. La plupart des nombreux logiciels de mecanique des fluides numerique (MFN, ou CFD pour computational fluid dynamics) commercialises permettent de resoudre des problemes de convection naturelle dans des geometries complexes et de prendre en compte des couplages multiples. L'objectif de cet article et du suivant [AF 4 081] est de fournir quelques elements pour comprendre les principales hypotheses sur lesquelles reposent les modeles implantes dans ces codes de calcul et de donner quelques cles pour orienter l'","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"126 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-01-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73509303","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
On definit les techniques inverses comme des methodes permettant de remonter a des causes ou a des grandeurs d'influence inconnues a partir de l'observation de leurs consequences. Par leur appellation, elles s'opposent aux methodes « directes ». Il est possible d'illustrer la difference entre methode directe et methode inverse en prenant un exemple en mecanique: on sait calculer la vitesse a un instant quelconque d'un point materiel de masse m soumis a une force connue si ses position et vitesse initiales sont donnees (c'est le probleme direct). Un des problemes inverses correspondant s'enonce ainsi: a partir de la mesure des positions (ou des vitesses) de ce point materiel, comment « remonter » a la force qui l'a mis en mouvement ? Ces methodes de resolution des problemes inverses et leurs applications sont actuellement en plein developpement dans differents secteurs de la physique. Des outils generiques existent, transverses a tous les domaines, ainsi que des methodologies appropriees, qui vont au-dela du seul formalisme mathematique. Celles-ci permettent de revisiter la relation experience-modele. Nous allons aborder ici les techniques inverses en adoptant le point de vue de l'objectif de l'inverseur. En effet, c'est celui-ci qui va dicter sa demarche. Cette approche a ete developpee dans la communaute des thermiciens, voir notamment les travaux [8] [9] du Groupe METTI de la Societe Francaise de Thermique. Ces techniques inverses font l'objet de deux dossiers [AF 4 515] et [AF 4 516] qui ne sont pas independants l'un de l'autre. Le lecteur trouvera en [Doc. AF 4 516] les references bibliographiques.
{"title":"Techniques inverses et estimation de paramètres. Partie 1","authors":"D. Petit, D. Maillet","doi":"10.51257/a-v1-af4515","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-af4515","url":null,"abstract":"On definit les techniques inverses comme des methodes permettant de remonter a des causes ou a des grandeurs d'influence inconnues a partir de l'observation de leurs consequences. Par leur appellation, elles s'opposent aux methodes « directes ». Il est possible d'illustrer la difference entre methode directe et methode inverse en prenant un exemple en mecanique: on sait calculer la vitesse a un instant quelconque d'un point materiel de masse m soumis a une force connue si ses position et vitesse initiales sont donnees (c'est le probleme direct). Un des problemes inverses correspondant s'enonce ainsi: a partir de la mesure des positions (ou des vitesses) de ce point materiel, comment « remonter » a la force qui l'a mis en mouvement ? Ces methodes de resolution des problemes inverses et leurs applications sont actuellement en plein developpement dans differents secteurs de la physique. Des outils generiques existent, transverses a tous les domaines, ainsi que des methodologies appropriees, qui vont au-dela du seul formalisme mathematique. Celles-ci permettent de revisiter la relation experience-modele. Nous allons aborder ici les techniques inverses en adoptant le point de vue de l'objectif de l'inverseur. En effet, c'est celui-ci qui va dicter sa demarche. Cette approche a ete developpee dans la communaute des thermiciens, voir notamment les travaux [8] [9] du Groupe METTI de la Societe Francaise de Thermique. Ces techniques inverses font l'objet de deux dossiers [AF 4 515] et [AF 4 516] qui ne sont pas independants l'un de l'autre. Le lecteur trouvera en [Doc. AF 4 516] les references bibliographiques.","PeriodicalId":14754,"journal":{"name":"Journal De Chimie Physique Et De Physico-chimie Biologique","volume":"11 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2008-01-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"84156023","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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