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Structure fractale d'un front de diffusion, le film Le déplacement des atomes, ions ou molécules dans un milieu, que celui-ci soit solide (cristallin ou amorphe), liquide ou gazeux, est appelé de manière générale « migration ». La diffusion est la migration sous l'effet de l'agitation thermique, à l'exception des autres phénomènes. Elle intervient par exemple dans des procédés d'amélioration des caractéristiques mécaniques (traitements de surface comme la nitruration ou cémentation), la résistance à la corrosion et les procédés d'assemblage par brasage. Lorsqu'un atome se déplace parmi des atomes de même nature, on parle d'autodiffusion. Par exemple, on parlera d'autodiffusion du fer pour désigner la migration d'un atome de fer dans un cristal de fer. Lorsque l'on a deux milieux homogènes différents que l'on met en contact, on parle d'interdiffusion. En physique, la diffusion désigne: *1- la propagation des ondes lorsque celles-ci rencontrent un obstacle (notamment de la lumière) * 2- la migration d'espèces chimiques dans un milieu * 3- la diffusion, ou transfert de chaleur entre deux régions d'un même milieu ou entre deux milieux en contact sans déplacement appréciable de matière 1- La diffusion est le phénomène par lequel un rayonnement, comme la lumière, le son ou une particule en mouvement est dévié dans de multiples directions (on peut parler d'« éparpillement ») par une interaction avec d'autres objets.
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1. Introduction On considère un système à une dimension où la température T est fonction d'une abscisse rectiligne x et du temps t. On note λ la conductivité thermique du matériau (supposée uniforme et constante), ρ la masse volumique, c la capacité thermique massique (à pression constante pour les gaz). On prend en compte une éventuelle dissipation électrique ou chimique, en définissant une puissance dégagée par unité de volume, notée σ(x). La loi de Fourier de la conduction thermique relie la densité surfacique de flux thermique au gradient de température: La figure suivante donne les ordres de grandeur des conductivités Figure pleine page La conservation de l'énergie s'écrit: On obtient ainsi l'équation de diffusion thermique, appelée aussi équation de la chaleur: Le coefficient de diffusion thermique est Materiau λ (W/m/K) ρ (kg/m 3) c (J/K/kg) D (m 2 /s) Aluminium 237 2700 897 9. 8e-05 Fer 80. 2 7870 449 2. 3e-05 Tungsten 174 19300 132 6. 8e-05 Eau(l) 0. 61 1000 4180 1. 5e-07 Eau(s) 2.
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Il y a transport d'énergie à l'échelle microscopique. Les grandeurs impliquées dans la diffusion thermique: Température et énergies (énergie interne + chaleur) La cause de la diffusion thermique est la non-uniformité de la température du matériau. La diffusion tend à homogénéiser la température. On distingue 3 modes différents de transmission de la chaleur: • La conduction. Transmission provoquée par la différence de température entre deux régions d'un milieu en contact physique. Il n'y a pas de déplacement appréciable des atomes ou molécules. • La convection. Transmission provoqué par le déplacement d'un fluide (liquide ou gazeux). • Le rayonnement. Transmission provoquée par la différence de température entre deux corps sans contact physique, mais séparés par un milieu transparent tel l'air ou le vide. Il s'agit d'un rayonnement électromagnétique.
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La polarisation du rayonnement incident est en général modifiée suite à la diffusion. La diffusion peut être également répartie dans toutes les directions (isotrope) ou obéir à un patron de réémission bien particulier selon le milieu traversé (anisotrope). En particulier, la partie de l'onde incidente qui est retourné dans la direction d'où elle a été émise est appelée rétrodiffusion. La diffusion peut avoir lieu à la rencontre d'une interface entre deux milieux (dioptre), ou à la traversée d'un milieu (cas de la décomposition de la lumière par un prisme ou effet de l'arc-en-ciel). 2- Lorsqu'un atome se déplace parmi des atomes de même nature, on parle d'autodiffusion. Par exemple, on parlera d'autodiffusion du fer pour désigner la migration d'un atome de fer dans un cristal de fer. Lorsque l'on a deux milieux homogènes différents que l'on met en contact, on parle d'interdiffusion. En 1827, le botaniste Robert Brown observe le mouvement erratique de petites particules de pollen immergées dans de l'eau.
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Ensuite le point de vue de la chimie sera présenté pour aborder la conversion de l'énergie chimique en électricité. Finalement, des sujets plus avancés sont abordés, à savoir les cycles thermodynamiques, les machines thermiques, les concepts de thermodynamique adaptés au milieu continu et finalement les processus irréversibles. Le professeur J. Ansermet qui est l'instigateur de ce cours est entouré d'experts et de spécialistes des différents domaines d'application, enseignant la thermodynamique dans diverses institutions partenaires du réseau RESCIF. Ce sont: le Professeur Michael Grätzel et le docteur Sylvain Brechet de l'EPFL, les Professeurs Paul Ekam, Théophile Mband, Marthe Boyomo et André Talla de l'ENSP de Yaoundé, le professeur Miltiadis Papalexandris de UCL à Louvain, le Professeur Etienne Robert du Polytechnique de Montréal et le Professeur Marwan Brouche de l'Université St-Joseph de Beyrouth. Visualiser le programme de cours Avis 5 stars 60% 4 stars 30% 3 stars 10% À partir de la leçon Processus irréversibles - Papalexandis - UCL Louvain Dans ce chapitre, le professeur Miltiadis Papalexandris de l'Université Catholique de Louvain en Belgique applique la thermodynamique des milieux continus pour modéliser les processus irréversibles.
Introduction La conduction thermique (ou diffusion thermique) est un mode de phénomène de transfert thermique provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu, ou entre deux milieux en contact, et se réalisant sans déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles... ) global de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses... ) (à l'échelle macroscopique) par opposition à la convection (La convection est un mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de... ) qui est un autre transfert thermique (Un transfert thermique, appelé plus communément chaleur, est un transfert d'énergie... ). Elle peut s'interpréter comme la transmission de proche en proche de l' agitation (L'agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs... ) thermique: un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que... ) (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est... ) à l'atome voisin.
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