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Séminaire MCBT

Mardi 12 novembre 2019 à 11h00

Orateur : Jean-Luc Garden (Institut Néel)
"Détermination de la production d’entropie lors de la transition vitreuse : théorie et expérience"

Abstract

Un verre est un système qui n’est pas à l’équilibre thermodynamique. Ses propriétés physiques, comme son énergie, son volume ou son entropie, relaxent dans le temps. La vitrification est une transformation au cours de laquelle un liquide à l’équilibre thermodynamique devient progressivement un verre. Au cours de cette transformation, le second principe de la thermodynamique nous dit qu’il y’a une production positive d’entropie. Quelle est l’origine de cette production d’entropie lors de la transition vitreuse ? Est-elle accessible expérimentalement ? Quelle est son ordre de grandeur, par rapport à la variation d’entropie configurationnelle par exemple entre le liquide et le verre ? Cet exposé se décompose en deux parties :

- dans un premier temps, j’expliquerai comment un système à deux niveaux, couplé à une équation maitresse, peut permettre de retrouver les principales caractéristiques d’un système vitreux. Par exemple, il est possible de simuler le comportement de la capacité calorifique configurationnelle d’un système à deux niveaux hors d’équilibre en fonction de la température. Ensuite, nous verrons qu’en utilisant un modèle simple de système thermique à deux corps, nous pouvons simuler le taux de production d’entropie du système à deux niveaux lors de son refroidissement et lors de sa chauffe.

- dans un deuxième temps, je présenterai des mesures de la chaleur spécifique d’un système vitreux modèle, le Polyacétate de vinyle (PVAc), lors de rampes en température (refroidissement et chauffage), et lors d’expériences de vieillissement. Grâce à une calibration très fine de notre calorimètre, nous sommes parvenu à mesurer le taux de production d’entropie en fonction de la température lors de la transition vitreuse du PVAc. Nous avons ainsi obtenu un ordre de grandeur de l’entropie produite au cours des différentes étapes de l’histoire thermique du PVAc. Ces données ont été comparées aux variations d’entropie configurationelle, et d’entropie de vieillissement du PVAc. Finalement, nous avons pu vérifier expérimentalement que ce verre obéissait au théorème de Clausius.
Cette approche phénoménologique, que nous avons utilisée ici sur un verre structural de polymère, peut aussi s’appliquer à tout système hors équilibre couramment étudié en physique du solide : verre d’électrons, verre de spins, système magnétique, transformation solide/solide dans les alliages ferreux (verre élastique), etc…

L’exposé sera en Français et les transparents seront en Anglais.

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