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Séance de cours

Diffusion : Fondamentaux et équations

Dans cours

PHYS-105: Physique avancée II (thermodynamique)

Ce cours présente la thermodynamique en tant que théorie permettant une description d'un grand nombre de phénomènes importants en physique, chimie et ingéniere, et d'effets de transport. Une introduction à la physique statistique renforce les notions acqu ...

Description

Cette séance de cours couvre les bases de la diffusion, y compris la loi de Fick, l'équation de diffusion et la longueur de diffusion. Il discute également des conditions expérimentales et des scénarios de mélange idéaux, en mettant l'accent sur la relation entre le flux, la concentration et les coefficients de diffusion.

Enseignant·e·s (2)

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

Cécile Hébert

Cécile Hébert est née en France, en 1970. Elle a obtenu son diplôme d'ingénieure (option physique) puis son doctorat ("Etude d'un nouveau filtre d'énergie des électrons pour le microscope électronique à transmission") à l'Ecole centrale de Paris. Doctorante dans le laboratoire du professeur Jouffrey, elle a créé un nouveau filtre d'énergie des électrons, pour le microscope électronique à transmission, qui a été breveté par le CNRS. En tant que post-doctorante dans le laboratoire du professeur Schattschneider, elle a mené à bien une étude marquante sur la simulation des structures fines des seuils de perte d'énergie des électrons en comparaison avec l'expérience. En 2005, elle a été l'une des actrices principales dans l'élaboration du projet européen CHIRALTEM visant à développer dans le microscope électronique à transmission une méthode similaire à la méthode XMCD (X Ray Magnetic Circular Dichroism) connue en spectrométrie d'absorption des rayons X.

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Concepts associés (13)

Diffusion de la matière

La diffusion de la matière, ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces chimiques qu'il comporte. La diffusion chimique est un phénomène de transport irréversible qui tend à homogénéiser la composition du milieu. Dans le cas d'un mélange binaire et en l'absence des gradients de température et de pression, la diffusion se fait des régions de plus forte concentration vers les régions de concentration moindre.

Lois de Fick

vignette|250px|La diffusion moléculaire d'un point de vue microscopique et macroscopique. Les molécules solubles sur le côté gauche de la barrière (ligne violette) diffusent pour remplir le volume complet. En haut : une seule molécule se déplace aléatoirement. Au milieu : Le soluté remplit le volume disponible par marche aléatoire. En bas : au niveau macroscopique, le côté aléatoire devient indétectable. Le soluté se déplace des zones où les concentrations sont élevées vers les zones à concentrations plus faibles.

Molecular diffusion

Molecular diffusion, often simply called diffusion, is the thermal motion of all (liquid or gas) particles at temperatures above absolute zero. The rate of this movement is a function of temperature, viscosity of the fluid and the size (mass) of the particles. Diffusion explains the net flux of molecules from a region of higher concentration to one of lower concentration. Once the concentrations are equal the molecules continue to move, but since there is no concentration gradient the process of molecular diffusion has ceased and is instead governed by the process of self-diffusion, originating from the random motion of the molecules.

Convection–diffusion equation

The convection–diffusion equation is a combination of the diffusion and convection (advection) equations, and describes physical phenomena where particles, energy, or other physical quantities are transferred inside a physical system due to two processes: diffusion and convection. Depending on context, the same equation can be called the advection–diffusion equation, drift–diffusion equation, or (generic) scalar transport equation.

Concentration (opération chimique)

En chimie, concentrer signifie augmenter le rapport entre la quantité d'une substance et le volume du milieu qu'elle occupe. Plus spécifiquement, la concentration est la mesure de la quantité d'une matière donnée dissoute dans un volume d'une autre substance. Le terme concentration s'applique à toutes sortes de mélanges, mais est surtout utilisé lorsqu’il s'agit de solution. Il s'agit alors de la quantité de soluté dissoute dans un solvant. Pour concentrer une solution, il faut rajouter du soluté ou réduire la quantité de solvant, par exemple par évaporation sélective.

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