16
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
L a variation d'énergie interne d'un système ouvert qui peut échanger travail
et espèces chimiques est :
d U = d W + T d S + x p i d N i
( 1 . 1 )
i
où W , T , S représentent respectivement le travail, la température et l'entropie. p
et N sont les potentiels chimiqués et le nombre de particules des espèces chimiques i.
Dans les présentations classiques de la thermodynamique l'échange de travail est en général réduit à la seule contribution du travail mécanique, l'action
d'une pression P sur un volume V avec d W = - PdV. Cependant, un système peut
échanger bien d'autres formes de travail qui, souvent, ne peuvent pas être négligées. Par exemple, on pourra avoir :
du travail électrique (cas de la charge d'espace dans u n semi-conducteur),
du travail magnétique (retournement de domaines, friction magnétique),
du travail dû aux contraintes et déformations (élasticité),
du travail représentant la création d'une surface [coupure de liaisons).
1.3.1. Notion de tension superficielle
Les deux dernières contributions sont fondamentales pour nous permettre de
comprendre l'évolution d'une surface. On peut exprimer d W pour la déformation
d'un solide quelconque par :
6
dWcontr = ET, d S k
k =1
où T , est le tenseur des contraintes (stress) et S , celui des deformations
(strain). Pour le cas de la création d'une surface plane, il semble évident a première vue que la variation de travail sera proportionnelle a l'aire créée.
d W , = y dA
(1.3)
où y est appelée la tension superficielle et s'exprime en J.m-2 ou parfois en
N.m-' ; il peut être pratique de l'exprimer en eV par atome. On trouve encore des
valeurs exprimées dans l'ancien système CGS, en erg.cm-2 ou en dyne.cm-'
(1 J.m-2 = 1 N.m-' = lo3 ergs.crn-' = lo3 dynes.cm-').
À la lecture de la littérature anglo-saxonne, ne pas confondre surface stress
et surface tension. Le terme surface stress désigne les contraintes superficielles, qui peuvent être de traction ou de compression, alors que surJace tension correspond à notre y.
k
"
En thermodynamique des surfaces, on devra séparer clairement le travail mécanique de l'énergie de création de surface et on aura donc :
n
dU = - P d V + T d S + y d A + x p i d N i
i =1
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
L a variation d'énergie interne d'un système ouvert qui peut échanger travail
et espèces chimiques est :
d U = d W + T d S + x p i d N i
( 1 . 1 )
i
où W , T , S représentent respectivement le travail, la température et l'entropie. p
et N sont les potentiels chimiqués et le nombre de particules des espèces chimiques i.
Dans les présentations classiques de la thermodynamique l'échange de travail est en général réduit à la seule contribution du travail mécanique, l'action
d'une pression P sur un volume V avec d W = - PdV. Cependant, un système peut
échanger bien d'autres formes de travail qui, souvent, ne peuvent pas être négligées. Par exemple, on pourra avoir :
du travail électrique (cas de la charge d'espace dans u n semi-conducteur),
du travail magnétique (retournement de domaines, friction magnétique),
du travail dû aux contraintes et déformations (élasticité),
du travail représentant la création d'une surface [coupure de liaisons).
1.3.1. Notion de tension superficielle
Les deux dernières contributions sont fondamentales pour nous permettre de
comprendre l'évolution d'une surface. On peut exprimer d W pour la déformation
d'un solide quelconque par :
6
dWcontr = ET, d S k
k =1
où T , est le tenseur des contraintes (stress) et S , celui des deformations
(strain). Pour le cas de la création d'une surface plane, il semble évident a première vue que la variation de travail sera proportionnelle a l'aire créée.
d W , = y dA
(1.3)
où y est appelée la tension superficielle et s'exprime en J.m-2 ou parfois en
N.m-' ; il peut être pratique de l'exprimer en eV par atome. On trouve encore des
valeurs exprimées dans l'ancien système CGS, en erg.cm-2 ou en dyne.cm-'
(1 J.m-2 = 1 N.m-' = lo3 ergs.crn-' = lo3 dynes.cm-').
À la lecture de la littérature anglo-saxonne, ne pas confondre surface stress
et surface tension. Le terme surface stress désigne les contraintes superficielles, qui peuvent être de traction ou de compression, alors que surJace tension correspond à notre y.
k
"
En thermodynamique des surfaces, on devra séparer clairement le travail mécanique de l'énergie de création de surface et on aura donc :
n
dU = - P d V + T d S + y d A + x p i d N i
i =1