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Les systèmes binaires : phases et miscibilité

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Dans cours

MSE-101(a): Matériaux: de la chimie aux propriétés

Ce cours permet l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimique en liaison avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques et magnétiques des matériaux. ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de systèmes binaires, en se concentrant sur les phases et la miscibilité des différents composants. Il traite des diagrammes des phases, des solutions solides, des enthalpies, des potentiels chimiques et de la règle de phase de Gibbs. L'instructeur explique le comportement des systèmes binaires à différentes températures et compositions, en soulignant l'importance de comprendre les relations entre les phases et les degrés de liberté dans le système.

Enseignant·e

Véronique Michaud

Background: 1994 Habilitation à diriger des recherches ( INPG, France) 1991 PhD in Materials Engineering ( MIT, USA) 1987 Ingénieur Civil des Mines ( Ecole des Mines de Paris, France) Activités: Depuis Janvier 2018: Vice-Doyenne de la faculté des ingénieurs, en charge de l'éducation. Juin 2012-Dec.2017: Directrice de la Section Science et Génie des Matériaux Depuis Avril 2017, Professeur Associée EPFL 2009-2017 : Professeur Titulaire at EPFL 1997-2009 : collaboratrice Scientifique EPFL 1994-1997 : Chef de Travaux au laboratoire MSS-MAT, Ecole Centrale Paris (France) 1991-1994 : Post-doctoral research associate, MIT (USA) Environ 300 publications of which 140 in peer-reviewed journals

Source officielle

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Phase (thermodynamique)

thumb|right|Un système composé d'eau et d'huile, à l'équilibre, est composé de deux phases distinctes (biphasique). En thermodynamique, on utilise la notion de phase pour distinguer les différents états possibles d'un système. Selon le contexte et les auteurs, le mot est utilisé pour désigner plusieurs choses, parfois de natures différentes, mais étroitement liées. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase.

Diagramme de phase

Un diagramme de phase, ou diagramme de phases, est une représentation graphique utilisée en thermodynamique, généralement à deux ou trois dimensions, représentant les domaines de l'état physique (ou phase) d'un système (corps pur ou mélange de corps purs), en fonction de variables, choisies pour faciliter la compréhension des phénomènes étudiés. Les diagrammes les plus simples concernent un corps pur avec pour variables la température et la pression ; les autres variables souvent utilisées sont l'enthalpie, l'entropie, le volume massique, ainsi que la concentration en masse ou en volume d'un des corps purs constituant un mélange.

Potentiel chimique

En thermodynamique, le potentiel chimique d'une espèce chimique correspond à la variation d'énergie d'un système thermodynamique due à la variation de la quantité (nombre de moles) de cette espèce dans ce système. Étroitement lié au deuxième principe de la thermodynamique, le potentiel chimique permet d'étudier la stabilité des espèces chimiques et leur tendance à changer d'état, à réagir chimiquement ou à migrer par diffusion. La fugacité et l'activité chimique, définies à partir du potentiel chimique, sont plus faciles à manipuler que celui-ci.

Règle des phases

En physique, et particulièrement en thermodynamique chimique, la règle des phases (ou règle des phases de Gibbs, ou règle de Gibbs) donne le nombre maximum de paramètres intensifs qu'un opérateur peut fixer librement sans rompre l'équilibre d'un système thermodynamique. Ce nombre de paramètres indépendants est appelé variance. Les paramètres sont choisis le plus souvent parmi la pression, la température et les concentrations des diverses espèces chimiques dans les diverses phases présentes.

Énergie chimique

L'énergie chimique est le potentiel pour une substance chimique à subir une réaction chimique pour se transformer en d'autres substances. Les piles, les aliments et les combustibles fossiles sont des exemples de supports de stockage de l'énergie chimique. La rupture ou la création de liaisons chimiques implique de l'énergie, qui peut être absorbée ou dégagée par un système chimique (sous forme de chaleur ou d'énergie électrique par exemple).

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