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RÉSUMÉ
Les nanoparticules sont des particules aux dimensions de l’ordre du nanomètre ou au dessous, étudiées et manipulées par les nanosciences et les nanotechnologies. Afin de réduire les effets indésirables dus aux différentes propriétés physiques, à l’échelle nanométrique comme macroscopique, l’étude de ces nanoparticules est nécessaire. Cet article donne dans un premier temps quelques définitions, puis décrit la structure atomique de ces particules (atome à l’amas, nombres magiques, fullerènes, etc). Une approche thermodynamique est ensuite proposée grâce à l’analyse de la fusion des nanoparticules et aux diagrammes de phase. La notion de transfert thermique est par la suite abordée.
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INTRODUCTION
Des effets négligeables à notre échelle macroscopique jouent un rôle essentiel à l'échelle nanométrique, et réciproquement. Diverses propriétés physiques particulières des nanoparticules inorganiques se manifestent lorsque leur taille atteint environ 10 nm.
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4. Transfert thermique
Une des conditions d'applicabilité de la thermodynamique est que le nombre d'atomes impliqués soit « suffisamment grand ». Qu'est-ce que «suffisamment grand » ? Considérons un cube de côté L avec N atomes par unité de volume. La fluctuation relative de température est δT/T ≈ (NL3)–1/2, ou L ≈ (δT/T )–2/3 N–1/3. Dans les solides et les liquides, N ≈ 1023 cm–3 et L ≈ 20 nm. Donc pour des systèmes condensés ayant une taille inférieure à 10 nm, l'utilisation de l'équation de diffusion de la chaleur devient inappropriée. Néanmoins, il existe des exemples pour lesquels les gradients de température sont très importants, alors que l'équation de diffusion de la chaleur fonctionne bien. Par exemple, sous irradiation laser pulsée, on calcule
, soit δT = 1 K sur
.
4.1 Définitions de la température
La température (qui est un concept d'équilibre) peut-elle être invoquée dans un processus de non-équilibre, comme le flux de chaleur ? Une très bonne discussion en est faite dans .
La définition habituelle de la température la relie à l'énergie...
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Transfert thermique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TIMP (G.L.) (éd.) - Nanotechnology. - Springer (1999).
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(2) - WAUTELET (M.) (éd.) - Les Nanotechnologies. - Dunod (2003).
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(6) - CARPICK (R.W.), SALMERON (M.) - * - Chem. Rev., 97, 1163 (1997).
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