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Rhéophysique : la matière dans tous ses états

Résumé

Etude du comportement mécanique des émulsions, mousses ou gels, ayant une structure complexe entre solide et liquide. Les déformations et écoulements sont analysés en fonction des interactions. Des techniques de mesure sont fournies.


  • Éditeur(s)
  • Date
    • DL 2012
  • Notes
    • Notes bibliogr. Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (XIV-336 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-7598-0759-8
  • Indice
    • 532 Mécanique des fluides, hydraulique
  • Quatrième de couverture
    • Les peintures, encres, ciments, boues, mousses, émulsions, dentifrices, gels, purées, ont des structures complexes et des comportements parfois surprenants, souvent intermédiaires entre ceux des solides et ceux des liquides simples. Il s'agit d'états de la matière qui sortent du cadre habituel de la physique des gaz, liquides ou solides moléculaires puisqu'ils sont composés d'éléments plus gros : polymères, cellules, grains, bulles, gouttes, etc. En pratique on cherche à analyser leurs évolutions internes telles que le vieillissement, la déstructuration, ou encore la séparation de phases, à mettre au point les matériaux en fonction des propriétés recherchées, voire à en inventer de nouveaux aux propriétés plus originales. Pour cela il est essentiel de comprendre comment se déforment ou s'écoulent ces matériaux en fonction des interactions et des structures formées par les éléments qu'ils contiennent.

      Cet ouvrage s'adresse à un large public : étudiants à partir de la licence, ingénieurs ou chercheurs en mécanique, physique, chimie, biologie... Il présente une vision unifiée de l'origine physico-chimique des comportements mécaniques des gaz, solides ou liquides simples, suspensions, polymères, colloïdes, émulsions, mousses, granulaires, ainsi que les techniques de mesure de ces comportements. Le formalisme mathématique a été allégé au maximum afin de se focaliser sur les explications physiques des phénomènes.


  • Tables des matières
      • Rhéophysique

      • La matière dans tous ses états

      • Philippe Coussot

      • Savoirs Actuels/EDP Sciences/CNRS Éditions

      • Préface iii
      • Avant-propos xiii
      • 1 Introduction 1
      • 1.1 Introduction1
      • 1.2 Les solides2
      • 1.3 Les liquides6
      • 1.4 Les suspensions11
      • 1.4.1 Séparation de phases11
      • 1.4.2 Impact de la présence de particules sur le comportement du mélange12
      • 1.4.3 Effets additionnels13
      • 1.5 Les colloïdes18
      • 1.5.1 Interactions colloïdales18
      • 1.5.2 Seuil de contrainte19
      • 1.5.3 Thixotropie21
      • 1.6 Les polymères24
      • 1.6.1 Propriétés des chaînes de polymère24
      • 1.6.2 Mise en solution25
      • 1.6.3 Viscoélasticité26
      • 1.6.4 Autres propriétés des polymères29
      • 1.7 Les émulsions30
      • 1.8 Les mousses33
      • 1.9 Les granulaires34
      • 1.10 Les matériaux «réels»37
      • 2 Matériaux simples 39
      • 2.1 Introduction39
      • 2.2 Interactions entre composants élémentaires et états de la matière simple40
      • 2.2.1 Composants élémentaires40
      • 2.2.2 Agitation thermique41
      • 2.2.3 Potentiel d'interaction42
      • 2.2.4 Forces de van der Waals42
      • 2.2.5 Liaisons chimiques43
      • 2.2.6 Force de répulsion de Born44
      • 2.2.7 Bilan des forces44
      • 2.2.8 Lien hydrogène et forces hydrophobiques45
      • 2.2.9 États de la matière simple46
      • 2.3 L'état gazeux47
      • 2.3.1 Distribution de vitesses47
      • 2.3.2 Libre parcours moyen49
      • 2.3.3 Entropie50
      • 2.3.4 Loi d'état des gaz parfaits51
      • 2.3.5 Théorie cinétique53
      • 2.4 L'état liquide59
      • 2.4.1 Transition de l'état gazeux vers l'état liquide59
      • 2.4.2 Structure63
      • 2.4.3 Déformation64
      • 2.4.4 Écoulement65
      • 2.4.5 Modélisation rhéophysique du comportement67
      • 2.4.6 Tension interfaciale69
      • 2.5 L'état solide70
      • 2.5.1 Structures et interactions70
      • 2.5.2 Microrhéologie dans le régime solide71
      • 2.5.3 Élongation72
      • 2.5.4 Comportement en cisaillement simple74
      • 2.5.5 Compressibilité75
      • 2.5.6 Résistance mécanique maximum76
      • 2.5.7 Transition solide-liquide79
      • 2.5.8 Transition solide-gaz79
      • 2.6 L'état vitreux80
      • 2.6.1 Les verres80
      • 2.6.2 La transition vitreuse80
      • 2.6.3 Comportement mécanique associé à la transition vitreuse82
      • 2.6.4 Viscosité des verres83
      • 3 Suspensions 85
      • 3.1 Introduction85
      • 3.2 Préparation d'une suspension87
      • 3.2.1 Point de vue géométrique87
      • 3.2.2 Concentration volumique89
      • 3.2.3 Mise en suspension : point de vue énergétique89
      • 3.2.4 Comment disperser les particules ?91
      • 3.2.5 Combien de particules peut-on mettre en suspension ?92
      • 3.2.6 Résistance du liquide au déplacement d'une particule94
      • 3.2.7 Stabilité97
      • 3.3 Effet de la présence de particules sur le comportement du mélange100
      • 3.4 Effet de la concentration102
      • 3.4.1 Considérations générales102
      • 3.4.2 Régimes de concentration104
      • 3.4.3 Suspension diluée106
      • 3.4.4 Suspension non diluée107
      • 3.5 Effet de l'anisotropie des particules109
      • 3.5.1 Des particules anisotropes idéales : les sphéroïdes110
      • 3.5.2 Impact sur la viscosité de la présence de particules anisotropes (orientation uniforme et constante)110
      • 3.5.3 Rotation des particules dans un fluide en cisaillement simple111
      • 3.5.4 Effet de la concentration113
      • 3.6 Effet de l'hétérogénéité de la concentration en particules115
      • 3.7 Rhéoépaississement119
      • 3.8 Suspensions dans un fluide à seuil121
      • 3.8.1 Déplacement d'un objet à travers un fluide à seuil121
      • 3.8.2 Stabilité123
      • 3.8.3 Comportement124
      • 4 Polymères 127
      • 4.1 Introduction127
      • 4.2 Structure des polymères129
      • 4.2.1 Longueur apparente d'une chaîne129
      • 4.2.2 Distribution de longueur apparente des chaînes130
      • 4.2.3 Rayon de giration132
      • 4.2.4 Allongement d'une chaîne sous l'action d'une force132
      • 4.2.5 Longueur de persistence134
      • 4.3 Mise en solution d'un polymère137
      • 4.3.1 Énergie libre configurationnelle138
      • 4.3.2 Énergie libre associée aux interactions entre molécules139
      • 4.3.3 Énergie libre totale et dimension de la chaîne140
      • 4.4 Plusieurs chaînes en solution141
      • 4.4.1 Régime dilué142
      • 4.4.2 Régime semi-dilué143
      • 4.4.3 Régime concentré144
      • 4.4.4 Enchevêtrements145
      • 4.5 Polymères réticulés et gels de polymères147
      • 4.6 Comportement mécanique des polymères liquides150
      • 4.6.1 Généralités150
      • 4.6.2 Régime dilué153
      • 4.6.3 Régime concentré156
      • 4.6.4 Régime semi-dilué161
      • 4.7 Impact de la température162
      • 5 Colloïdes 165
      • 5.1 Introduction165
      • 5.2 Mouvement brownien166
      • 5.2.1 Principes de base166
      • 5.2.2 Phénomène de diffusion170
      • 5.2.3 Diffusion rotationnelle172
      • 5.2.4 Pression osmotique172
      • 5.2.5 Sédimentation et diffusion brownienne173
      • 5.3 Forces de van der Waals175
      • 5.4 Forces électrostatiques177
      • 5.5 Effets de polymères adsorbés180
      • 5.6 Interactions de déplétion183
      • 5.7 Bilan des interactions185
      • 5.8 Comportement des systèmes répulsifs188
      • 5.8.1 Suspensions répulsives dures189
      • 5.8.2 Suspensions répulsives molles193
      • 5.9 Systèmes attractifs200
      • 5.9.1 Structure200
      • 5.9.2 Comportement des suspensions attractives203
      • 5.10 Transition pâteux-hydrodynamique208
      • 6 Émulsions - mousses 211
      • 6.1 Introduction211
      • 6.2 Propriétés physiques à l'échelle des inclusions212
      • 6.2.1 Énergie213
      • 6.2.2 Différence de pression au passage d'une interface213
      • 6.2.3 Déformation d'une inclusion fluide à vitesse nulle et volume constant214
      • 6.2.4 Déplacement d'une inclusion dans un liquide au repos216
      • 6.2.5 Sédimentation ou crémage217
      • 6.3 Préparation217
      • 6.3.1 Généralités217
      • 6.3.2 Formation d'inclusions par déformation219
      • 6.4 Stabilité222
      • 6.4.1 Coalescence et stabilisation222
      • 6.4.2 Mûrissement d'Ostwald227
      • 6.5 Comportement mécanique229
      • 6.5.1 Généralités229
      • 6.5.2 Régimes de concentration231
      • 6.5.3 Régime dilué233
      • 6.5.4 Régime semi-dilué235
      • 6.5.5 Régime concentré236
      • 7 Matériaux granulaires 243
      • 7.1 Introduction243
      • 7.2 Principaux types d'interactions directes245
      • 7.2.1 Contact «lubrifié»245
      • 7.2.2 Contact «frictionnel»247
      • 7.2.3 Collision248
      • 7.3 Le rôle de la configuration250
      • 7.3.1 Principe général250
      • 7.3.2 Dilatance251
      • 7.3.3 Tassement252
      • 7.3.4 État du système253
      • 7.4 Régimes de comportement253
      • 7.5 Régime frictionnel255
      • 7.5.1 Cisaillement simple255
      • 7.5.2 Loi de comportement257
      • 7.5.3 Applications à des écoulements quasi-statiques261
      • 7.6 Régime collisionnel264
      • 7.7 Régimes intermédiaires267
      • 7.7.1 Transition du régime frictionnel au régime collisionnel267
      • 7.7.2 Transition du régime frictionnel au régime lubrifié267
      • 8 Rhéométrie 273
      • 8.1 Introduction273
      • 8.2 Géométries de base274
      • 8.2.1 Disques parallèles274
      • 8.2.2 Cône-plan276
      • 8.2.3 Cylindres coaxiaux277
      • 8.2.4 Écoulement en conduite279
      • 8.3 Phénomènes perturbateurs des mesures281
      • 8.3.1 Perturbations du volume de l'échantillon281
      • 8.3.2 Glissement aux parois282
      • 8.3.3 Migration286
      • 8.3.4 Bandes de cisaillement286
      • 8.3.5 Instabilité associée à une courbe d'écoulement décroissante288
      • 8.3.6 Autres phénomènes perturbateurs289
      • 8.4 Procédures expérimentales290
      • 8.4.1 Choix de la géométrie291
      • 8.4.2 Préparation du matériau291
      • 8.4.3 Courbe d'écoulement292
      • 8.4.4 Seuil d'écoulement294
      • 8.5 Techniques de mesure pratiques295
      • 8.5.1 Écrasement296
      • 8.5.2 Plan incliné298
      • Annexe A : Mécanique des fluides : principes de base et origines physiques 301
      • A.1 Introduction301
      • A.2 Les variables de l'écoulement302
      • A.3 Continuité du milieu303
      • A.4 Les forces en jeu305
      • A.5 Conservation de la masse311
      • A.6 Conservation de la quantité de mouvement311
      • A.7 Les fluctuations temporelles313
      • A.8 La turbulence314
      • A.9 Résolution d'un problème d'écoulement315
      • A.10 Lois de comportement316
      • A.10.1 Généralités316
      • A.10.2 Le tenseur des taux de déformation317
      • A.10.3 Forme simplifiée de la loi de comportement318
      • A.10.4 Cisaillement simple319
      • A.10.5 Élongation320
      • A.10.6 Dissipations d'énergie321
      • A.10.7 Principaux types de comportement321
      • Annexe B : Éléments de thermodynamique 323
      • B.1 Premier principe323
      • B.2 Entropie325
      • B.3 Second principe325
      • B.4 Énergie libre326
      • B.5 Distribution d'énergie326
      • Liste des symboles 329
      • Index 333

  • Origine de la notice:
    • FR-751131015
  • Disponible - 532 COU

    Niveau 2 - Sciences