Thermodynamique des processus irréversibles dans les régions interfaciales et les milieux anisotropes

I. - Relations thermodynamiques générales. Flux et forces conjugués

Département de Biologie, Service de Biophysique, Centre d’Études Nucléaires de Saclay, BP n° 2, 91-Gif-sur-Tvette. Laboratoire de Chimie Nucléaire Appliquée, Ecole Centrale des Arts et Manufactures, 92-Chatenay-Malabry, France.

Résumé

Une approche de la thermodynamique des processus irréversibles dans les régions interfaciales est possible, en supposant la matière infiniment divisible et en traitant ces régions comme des milieux continus anisotropes et polarisés.

Les relations classiques de Gibbs et de Gibbs-Duhem applicables en milieu isotrope peuvent être généralisées à tout milieu anisotrope, à condition de remplacer la pression p par une pression fictive (p — p_n), où pa désigne le « scalaire d’anisotropie », nul en milieu isotrope.

L’anisotropie intervient explicitement dans l’expression des forces [math] associées aux flux relatifs de matière [math]

Dans un système de deux phases non miscibles en équilibre, les potentiels chimiques sont uniformes et égaux au sein des phases. Ils sont également uniformes suivant tout plan horizontal de la région interfaciale. Par contre, il subsiste des gradients verticaux notables, directement reliés à l’aniso- tropie.

Abstract

Considering matter as infinitly divisable and the interfacial regions as continuous anisotropic polarized media, a thermodynamical treatment of the irreversible processes occuring in these regions has been undertaken.

It has been demonstrated that the classical Gibbs and Gibbs-Duhem’s equations used for isotropic media can be validated for any anisotropic medium, the pression p being replaced by a fictive pression (p — p_a) where p_a represents what we have designed as the « scalar of anisotropy », which vanishes in isotropic media.

Further, anisotropy appears explicity in the expressions of the [math] forces associated with the relative [math] flows of matter. A system consisting of two equilibrated immiscible phases presents uniform and identical chemical potentials in the phases. These potentials are equally uniform in horizontal planes inside the interfacial region, but exibit large vertical gradients, directly related to anisotropy.