Théorie cinétique, gaz et plasmas : résumé de cours, problèmes corrigés

Auteur(s) :

Chéron, Bruno Découvrir l'auteur

Résumé

La première partie de ce livre est consacrée à la présentation des concepts fondateurs de la théorie cinétique : état d'équilibre, fonctions de distribution de la vitesse et de l'énergie, grandeurs moyennes, écarts-type, flux, densités de flux et coefficients de transport. La seconde partie propose 34 problèmes de théorie cinétique et leurs corrigés.

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- cop. 2001
Notes
- Bibliogr. p. 218-220. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 222 p. : ill., couv. ill. en coul. ; 26 cm
Collections
- Universités
Sujet(s)
- Matière, Théorie cinétique de la
ISBN
- 2-7298-0599-0
Indice
- 537.8 Physique des plasmas, magnétohydrodynamique, énergie thermonucléaire
Quatrième de couverture
- Le spectacle de la matière à l'échelle microscopique décourage le déterminisme. Comprendre comment les modèles probabilistes élaborés par Maxwell et Boltzmann à partir des lois du hasard permettent de prédire l'état et l'évolution des systèmes physiques à l'échelle macroscopique, tel est l'objectif de cet ouvrage destiné aux élèves des classes préparatoires et des écoles d'ingénieurs, aux étudiants de premier et de deuxième cycle universitaire, et aux enseignants de physique et de mécanique.
  La première partie de ce livre présente les concepts fondamentaux de la théorie cinétique : état d'équilibre, fonctions de distribution de la vitesse et de l'énergie, grandeurs moyennes, écarts type, flux et densités de flux et coefficients de transport. Ces notions sont appliquées en phase gazeuse, puis étendues à des milieux dont le passage du monde de la recherche à celui de l'industrie est aujourd'hui accompli : les plasmas cinétiques.
  La seconde partie propose 34 problèmes et leurs corrigés, présentés dans un ordre directement inspiré de celui du résumé de cours. Le lecteur accède ainsi à une grande variété de situations physiques couvrant une large gamme de pression et de température. Cette richesse révèle l'appartenance de l'auteur à un laboratoire du CNRS (le CORIA, Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie) qui nourrit ses compétences de l'apport réciproque de la recherche fondamentale et de la recherche appliquée.
Tables des matières
- - Bruno Chéron
  - I Résumé de cours9
  - 1 Dynamique des collisions binaires11
  - 1.1 Forces et interactions particulaires11
  - 1.2 Approche classique de la collision élastique14
  - 2 Distribution des vitesses à l'équilibre19
  - 2.1 Densité de probabilité19
  - 2.2 Corrélations entre particules20
  - 2.3 Distribution de Maxwell-Boltzmann21
  - 2.4 Distribution de l'énergie cinétique26
  - 2.5 Vitesses et énergie cinétique moyennes27
  - 2.5.1 Valeur moyenne et écart type28
  - 2.5.2 Module de la vitesse28
  - 2.5.3 Température cinétique du gaz29
  - 2.5.4 Equipartition de l'énergie29
  - 3 Flux et densité de flux à l'équilibre31
  - 3.1 Notion de bilan et de flux31
  - 3.2 Flux de particules32
  - 3.3 Pression exercée par un gaz sur une paroi34
  - 3.4 Flux et densité de flux de quantité de mouvement36
  - 3.4 Flux et densité de flux d'énergie cinétique39
  - 4 Validité du modèle du gaz parfait41
  - 4.1 Sections efficaces de collision élastique41
  - 4.1.1 Choc élastique entre sphères rigides41
  - 4.1.2 Choc entre particules: approche moyenne42
  - 4.1.3 Choc entre particules: approche détaillée42
  - 4.2 Temps de collision et fréquence de collision43
  - 4.2.1 Durée moyenne d'une collision44
  - 4.2.2 Fréquence de collision44
  - 4.3 Libre parcours moyen47
  - 5 Equilibre thermodynamique local49
  - 5.1 Diffusion moléculaire49
  - 5.2 Conductivité thermique55
  - 5.3 Viscosité dynamique57
  - 6 Modèle du plasma cinétique61
  - 6.1 Qu'est-ce qu'un plasma?61
  - 6.2 Caractéristiques générales des plasmas62
  - 6.2.1 Degré d'ionisation62
  - 6.2.2 Ecarts à la neutralité63
  - Longueur de Debye63
  - Fréquence plasma64
  - 6.2.3 Températures cinétiques65
  - 6.2.4 Températures d'excitation collisionnelle67
  - Excitation électronique67
  - Vibration69
  - Rotation69
  - 6.2.5 Température d'ionisation70
  - 6.2.6 Température de rayonnement72
  - Transitions lié-lié72
  - Transitions lié-libre73
  - Transitions libre-libre74
  - 6.2.7 Fréquence de collision élastique des électrons74
  - 6.3 Modèle du plasma cinétique75
  - 6.3.1 Longueurs caractéristiques75
  - 6.3.2 Equations d'état d'un plasma cinétique77
  - II Problèmes corrigés79
  - 1 - Modèle maxwellien de l'effet thermo-ionique81
  - 2 - Piège à azote liquide83
  - 3 - Distribution des libres parcours moléculaires84
  - 4 - Manomètre à viscosité85
  - 5 - Bruine et pluie d'orage88
  - 6 - Perte de charge en régime moléculaire90
  - 7 - Pression de vapeur saturante d'un métal92
  - 8 - Séparation isotopique par diffusion94
  - 9 - Stabilité d'une atmosphère planétaire97
  - 10 - Interprétation cinétique de l'enthalpie101
  - 11 - Poussée d'un turbo-réacteur104
  - 12 - Distribution des vitesses simplifiée107
  - 13 - Faisceau atomique devié par la pesanteur110
  - 14 - Explosion d'une baudruche113
  - 15 - Modélisation de la conduction électrique116
  - 16 - Elargissement Doppler de raies atomiques118
  - 17 - Etude d'un radiomètre120
  - 18 - Régime moléculaire et régime continu125
  - 19 - Equation des isentropiques d'un gaz parfait129
  - 20 - Propagation d'ondes acoustiques132
  - 21 - Onde de choc droite135
  - 22 - Interprétation cinétique de la viscosité139
  - 23 - Equation d'état des gaz réels143
  - 24 - Maxwellienne perturbée par un laser147
  - 25 - Longueur de Debye152
  - 26 - Sonde de Langmuir156
  - 27 - Dissociation de l'oxygène en phase plasma162
  - 28 - Amorçage d'une décharge électrique167
  - 29 - Accomodation et recombinaison de l'azote171
  - 30 - Diffusion simple et diffusion ambipolaire174
  - 31 - Modélisation du voisinage d'une cathode180
  - 32 - Recombinaison catalytique de l'oxygène186
  - 33 - Plasma d'argon créé par onde de choc194
  - 34 - Elargissement collisionnel de raies spectrales201
  - III Annexes207
  - A.1 Intégrales très utilisées en théorie cinétique209
  - A.2 Constantes physiques fondamentales210
  - A.3 Démonstration de Maxwell211
  - 1. Répartition uniforme dans l'espace211
  - 2. Indépendance des composantes de la vitesse211
  - 3. Isotropie du champ des vitesses211
  - A.4 Démonstration de Boltzmann213
  - 1. Equation de Boltzmann213
  - 2. Ecriture du terme collisionnel215
  - 3. Distribution d'équilibre216
  - A.5 Bibliographie218
  - Index221
Origine de la notice:
- BN