Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article décrit l'effet de la pression sur les solides. Pour les solides, les valeurs des pressions appliquées qui peuvent atteindre, en statique, plusieurs térapascals. À ce niveau, l’environnement électronique des atomes est perturbé et les propriétés de la matière modifiées, ce qui a permis de mettre en évidence des phénomènes tels que le point critique solide-solide, la dissociation moléculaire et de nouvelles formes de transitions de phases.
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Jean-Pierre PETITET : Directeur de recherche (CNRS) Laboratoire d’ingénierie des matériaux et des hautes pressions Institut Galilée, université Paris XIII
INTRODUCTION
L’action de la pression sur les fluides modifie la portée des mouvements internes et entraîne ainsi des phénomènes de réorganisation allant jusqu’à la notion de transition de phase liquide-liquide cf. Action de la pression sur les édifices moléculaires fluides. L’effet de la pression sur les solides est une extension de ce qui a été décrit pour les fluides. La principale différence vient des valeurs des pressions appliquées qui peuvent atteindre, en statique, plusieurs térapascals. À ce niveau, l’environnement électronique des atomes est perturbé et les propriétés de la matière modifiées. Cela a permis de mettre en évidence des phénomènes insoupçonnés, malmenant des concepts bien établis, tels que la notion de point critique solide-solide, la dissociation moléculaire et, surtout, un très large éventail de nouvelles formes de transitions de phases. Ce dernier point ouvre des perspectives à la fois sur une meilleure compréhension de l’intérieur des objets célestes et sur l’émergence de nouveaux matériaux fonctionnels. Depuis vingt ans, un important développement dans le domaine a été permis grâce à la technologie des enclumes de diamant (DAC comme Diamond Anvil Cell) ainsi qu’aux expériences d’onde de choc. Il est cependant important de faire remarquer au lecteur que les expériences réalisées à de telles pressions se font dans des volumes extrêmement petits (< 10 −3 mm3) avec des gradients de pression (et de température dans les expériences pression-température) élevés. Ces réserves ne jettent aucun doute sur les phénomènes parfaitement reproductibles observés, mais ne permettent pas de conclure avec certitude sur les étapes physico-chimiques suivies entre l’état initial et l’état final observé. C’est pourquoi la communauté scientifique s’intéresse actuellement à la fois à la conception de dispositifs permettant de réaliser des expériences sur de « gros » volumes (> 1 mm3) et à une plus grande utilisation des techniques de choc.
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Cinétique des transitions de phase induites par la pression
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2. Équations d’état des solides sous forte compression
Comme il a été dit dans l’article Action de la pression sur les édifices moléculaires fluides dédié aux liquides, les types de liaisons sont habituellement classés en quatre catégories : covalentes, ioniques, métalliques et moléculaires, mais, en réalité, il s’agit le plus souvent de combinaisons variables de ces quatre types suivant les conditions de pression et de température. Les solides covalents (comme le diamant) et ioniques (la silice) sont les plus fortement liés et, par conséquent, les moins compressibles. Comme dans le cas des liquides, le comportement thermodynamique des solides sous pression est complètement géré par leur équation d’état.
2.1 Principes
Les travaux de G. Mie et E. Grüneisen ont posé les premières bases physiques de l’équation d’état . Celle-ci traduit la relation fonctionnelle des variables thermodynamiques P, V, T, N (nombre de particules) entre elles et d’autres variables dans le but de décrire un état spécifique de la matière (quel que soit son état solide, liquide et gaz). Cette relation s’exprime soit sous la forme f (P, V, T, N) = 0,...
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Équations d’état des solides sous forte compression
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIMON (F.), GLATZEL (G.) - * - Z. anorg. U. allgem. Chem., 178, p. 309 (1929).
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(2) - GILVARRY (J.J.) - Équation de fusion - . Phys. Rev. vol. 102, no 2, p. 325-331, 19 réf., 2 fig., 2 tabl. (1956).
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(3) - GILVARRY (J.J.) - * - Phys. Rev., 102, p. 317-324 (1956).
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(4) - KECHIN (V.V.) - Thermodynamically based melting-curve equation - . J. Phys. Condens. Matter, 7, p. 531-535, 24 réf., 2 fig. (1995).
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(5) - GREER (A.L.) - Too hot to melt - . Nature, 104, p. 134-5, 2 fig., bibl. (12 réf.) (9 mars 2000).
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(6) - JOHARI (G.P.) - The Tammann phase boundary, exothermic disordering and the entropy contribution change on phase transformation - . Phys. Chem. Chem. Phys., 3, p. 2483-7, 2 fig., bibl. (30 réf.) (2001).
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