CHAPITRE 1 - PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DES SURFACES
17
1.3.2. Tension superficielle et potentiels thermodynamiques
La définition intuitive de la tension superficielle ne permet pas de dire que c’est
une quantité utile pour prédire l’évolution d’un système. Le modèle de Gibbs
permet de démontrer que y est relié à u n potentiel thermodynamique caractéristique de la surface. On considère deux phases a et /3 séparées par u n milieu
interfacial dont on connaît mal l’étendue, l’état de contrainte et la composition.
On choisit une variable thermodynamique (par exemple la concentration d’une
espèce i en fonction de la profondeur dans le matériau). Constante dans le
volume et égale respectivement à c s et c / dans les phases a et /3. elle varie dans
l’espace interfacial (Fig. 1.5a).
Dans le modèle de Gibbs, on prolonge par la pensée les deux phases a et /3
jusqu’à u n << plan diviseur >> de volume nul et d’aire A en gardant constantes les
concentrations volumiques. On se trouve alors avec des atomes i en excès
(Fig. 1.5b) qu’on répartit harmonieusement par la pensée sur le plan diviseur. Ce
nombre d’atomes, NF, est appelé une quantité d’excès de Gibbs.
S
Phase fl
Plan diviseur
(Aire A)
Phase CI
Fig. 1.5. Modèle de Gibbs : (a) réalité, (b) modèle.
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1.3.2. Tension superficielle et potentiels thermodynamiques
La définition intuitive de la tension superficielle ne permet pas de dire que c’est
une quantité utile pour prédire l’évolution d’un système. Le modèle de Gibbs
permet de démontrer que y est relié à u n potentiel thermodynamique caractéristique de la surface. On considère deux phases a et /3 séparées par u n milieu
interfacial dont on connaît mal l’étendue, l’état de contrainte et la composition.
On choisit une variable thermodynamique (par exemple la concentration d’une
espèce i en fonction de la profondeur dans le matériau). Constante dans le
volume et égale respectivement à c s et c / dans les phases a et /3. elle varie dans
l’espace interfacial (Fig. 1.5a).
Dans le modèle de Gibbs, on prolonge par la pensée les deux phases a et /3
jusqu’à u n << plan diviseur >> de volume nul et d’aire A en gardant constantes les
concentrations volumiques. On se trouve alors avec des atomes i en excès
(Fig. 1.5b) qu’on répartit harmonieusement par la pensée sur le plan diviseur. Ce
nombre d’atomes, NF, est appelé une quantité d’excès de Gibbs.
S
Phase fl
Plan diviseur
(Aire A)
Phase CI
Fig. 1.5. Modèle de Gibbs : (a) réalité, (b) modèle.