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Informations
Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 15 |
Langue | English |
Poids de l'ouvrage | 18 Mo |
Extrait
UNIVERSITÉ D’ORLÉANS
ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES ET TECHNOLOGIES
Institut des sciences de la terre et de l’environnement d’Orléans
THÈSE présentée par :
Mouna EL MEKKI-AZOUZI
Soutenue le : 17 mars 2010
pour obtenir le grade de : Docteur de l’université d’Orléans
Discipline : Hydrologie, Hydrogéologie, Géostatistique et Géochimie des Eaux
ETUDE EXPERIMENTALE DE L’EAU ET DE
SOLUTIONS AQUEUSES METASTABLES
IMPLICATIONS POUR LE MILIEU NATUREL
THÈSE dirigée par :
Mme. Claire RAMBOZ Chargée de recherche(HDR), CNRS Orléans
RAPPORTEURS :
M. Michel DUBOIS Professeur, Université de Lille
M. Yves GARRABOS Directeur de recherche, CNRS Bordeaux
______________________________________________________________
JURY
M. Jean-Louis ROUET Professeur, Universitéd’Orléans,Président du jury
Mme. Claire RAMBOZ Chargée de recherche (HDR), CNRS Orléans
M. Michel DUBOIS Professeur, Université de Lille
M. Yves GARRABOS Directeur de recherche, CNRS Bordeaux
M. Frédéric Caupin Maître de conférence, ENS de Paris
M. Jean-Claude BOLLINGER Professeur, Université de limoges
tel-00575769, version 1 - 11 Mar 2011
tel-00575769, version 1 - 11 Mar 2011Sommaire
Sommaire
INTRODUCTION........................................................................................... - 15 -
CHAPITRE I : ETAT DE L’ART
I EAU : GENERALITES ........................................................................ - 25 -
I.1 STRUCTURE ELECTRONIQUE ET GEOMETRIQUE DE LA MOLECULE ..............................- 25 -
I.2 LIAISON HYDROGENE, POLARITE ET CONSTANTE DIELECTRIQUE DE L’EAU..................- 26 -
I.3 POUVOIR SOLVANT DE L’EAU ...................................................................................- 27 -
I.4 PROPRIETES PHYSIQUES ORIGINALES DE L’EAU.........................................................- 27 -
I.5 EAU VOLUMIQUE.....................................................................................................- 28 -
I.6 DIAGRAMME DE PHASE ............................................................................................- 29 -
I.6.1 Courbes d’équilibres et points particuliers...........................................................- 29 -
er èmeI.6.2 Transitions de phase de 1 et 2 ordre..............................................................- 31 -
I.7 STABILITE, METASTABILITE, INSTABILITE, NEUTRALITE...............................................- 32 -
II LA MÉTASTABILITÉ......................................................................... - 33 -
II.1 DÉFINITION.............................................................................................................- 33 -
II.2 SPINODALES : DEFINITIONS, CALCULS ET FORMES.....................................................- 36 -
II.2.1 Spinodale thermodynamique.................................................................................- 36 -
II.2.2 Calcul de la spinodale : équations d’états............................................................- 38 -
II.2.3 Scénarii possibles sur la forme de la spinodale....................................................- 39 -
- 3 -
tel-00575769, version 1 - 11 Mar 2011Sommaire
III LA METASTABILITE : UNE AFFAIRE CINETIQUE............................. - 41 -
IV LA THEORIE CLASSIQUE DE LA NUCLEATION HOMOGENE (CNT) - 42 -
IV.1 CALCUL DE LA BARRIERE D'ENERGIE LIEE A LA NUCLEATION DE VAPEUR...................- 43 -
IV.1.1 Tension de surface.................................................................................................- 43 -
IV.2 TRAVAIL MINIMAL DE NUCLEATION D’UNE BULLE......................................................- 44 -
IV.2.1 Minimisation de F...............................................................................................- 47 -
IV.2.2 Limites de la CNT avec approximation de paroi mince........................................- 51 -
IV.2.3 Modèle de la densité fonctionnelle (DFT).............................................................- 51 -
IV.3 ASPECT STATISTIQUE : TAUX DE NUCLEATION ...........................................................- 52 -
V BILAN EXPERIMENTAL SUR LA METASTABLE............................. - 54 -
V.1 EXPERIENCES DE SURCHAUFFE................................................................................- 55 -
V.1.1 Méthode de gouttes................................................................................................- 55 -
V.1.2 Expériences en tension ..........................................................................................- 56 -
VI POURQUOI S’INTERESSER A LA METASTABILITE ?..................... - 58 -
VI.1 METASTABILITE DANS LE MILIEU NATUREL................................................................- 58 -
VI.2 METASTABILITE ET NUCLEATION AU QUOTIDIEN........................................................- 58 -
VI.3 EFFETS BENEFIQUES DE LA METASTABILITE ET DE LA NUCLEATION ............................- 59 -
VI.4 EFFETS GENANTS DE LA METASTABILITE ET DE LA NUCLEATION .................................- 59 -
VII CONCLUSION.................................................................................... - 61 -
- 4 -
D
tel-00575769, version 1 - 11 Mar 2011Sommaire
Chapitre II : Inclusions fluides et microthermométrie
I LES INCLUSIONS FLUIDES SYNTHETIQUES .................................. - 65 -
I.1 INTRODUCTION........................................................................................................- 65 -
I.2 SYNTHESES DES INCLUSIONS FLUIDES.......................................................................- 66 -
I.2.1 Minéral et capsule de choix ..................................................................................- 66 -
I.2.2 Technique de Bodnar et Sterner : cracks par chocs thermiques...........................- 66 -
I.2.3 Techniques de Shmulovich et Graham ..................................................................- 67 -
I.2.4 Cracks par chocs thermiques ................................................................................- 67 -
I.2.5 Croissance cristalline de quartz pur .....................................................................- 67 -
II INCLUSIONS FLUIDES SYNTHETISEES POUR LE PROJET ............ - 68 -
III ETUDE MICROTHERMOMETRIQUE DES INCLUSIONS FLUIDES.. - 70 -
III.1 PRINCIPE ................................................................................................................- 70 -
III.2 APPAREILLAGE ........................................................................................................- 71 -
IV MESURE DE LA METASTABILITE DANS LES INCLUSIONS FLUIDES. 74
Chapitre III : Calibration de la platine microthermométrique
I CALIBRATION OF THE LINKAM THMS 600 MICROTHERMOMETRIC STAGE
USING SOLID-SOLID TRANSITIONS IN SALT, CERAMICS AND MINERALS ........ - 79 -
II ABSTRACT ........................................................................................ - 79 -
III INTRODUCTION................................................................................ - 79 -
- 5 -
tel-00575769, version 1 - 11 Mar 2011Sommaire
IV MATERIELS ...................................................................................... - 81 -
IV.1 APPAREILLAGE ........................................................................................................- 81 -
IV.2 STANDARDS UTILISES ET DESCRIPTION DE LEURS TRANSITIONS DE PHASE ...................- 82 -
IV.2.1 A froid....................................................................................................................- 83 -
IV.2.2 A chaud..................................................................................................................- 83 -
V METHODES ....................................................................................... - 87 -
V.1 ESTIMATION DU GRADIENT LATERAL.........................................................................- 87 -
V.1.1 A froid....................................................................................................................- 87 -
V.1.2 A chaud..................................................................................................................- 87 -
V.2 ESTIMATION DU GRADIENT VERTICAL A 570°C..........................................................- 88 -
VI PROTOCOLE DE MESURES DES TRANSITIONS.............................. - 89 -
VII RESULTATS ET DISCUSSION ........................................................... - 92 -
VIII CONCLUSION.................................................................................... - 95 -
Chapitre IV : Les gammes de métastabilité
I PROTOCOLE EXPERIMENTAL ........................................................ - 99 -
I.1 CONTRAINTES..........................................................................................................- 99 -
I.2 SO