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

II. — Relations phénoménologiques

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

Résumé

Conformément aux théories de Onsager, nous admettons qu’il existe des relations phénoménologiques linéaires entre les flux et les forces. Mais, alors qu’en milieu isotrope le principe de Curie-Prigogine interdit certains couplages entre flux et forces de natures tensorielles différentes, tous les couplages sont permis dans un milieu anisotrope quelconque. La région interfaciale est un cas intermédiaire pour lequel le principe de Curie-Prigogine s’applique uniquement aux projections horizontales des flux et des forces vectoriels et aux composantes des flux et des forces tensoriels ne faisant intervenir aucun indice relatif à la direction verticale.

Il est possible d’étendre à un système fluide en écoulement turbulent, les relations phénoménologiques applicables à un système en écoulement laminaire, à condition que l’évolution macroscopique du système turbulent ne soit pas trop rapide.

En cours d’évolution, il n’y a pas en général équilibre de part et d’autre de l’interface séparant deux phases non miscibles. Cet équilibre est en particulier totalement impossible lorsque les « résistances interfaciales » sont notables.

La notion de non-autonomie de l’interface introduite dans le modèle discontinu par Defay et Prigogine est vraisemblablement équivalente à la notion d’anisotropie interfaciale introduite dans le modèle continu présenté ici.

Abstract

Considering that Onsager’s phenomenological equations may be written as linear relations between flows and forces, all modes of coupling are possible in an anisotropic medium, while some coupling between flows and forces of different ten- sorial order is forbidden in an isotropic medium, in accordance with the Curie-Prigogine’s principle. Consequently, in interfacial regions, this latter principle may be applied only to horizontal projections of vectorial flow's and forces and to components of tensorial flows and forces containing no indice related to the vertical direction.

Further, the phenomenological equations applicable to laminar motion in fluid systems can be generalized to turbulent motion, provided that the macroscopic evolution is sufficiently slow.

The opposite sides of an interface separating two immiscible phases are generally not in thermodynamical equilibrium during the evolution of the system and this applies particulary to systems presenting large « interfacial resistances ».

It seems that the principle of non-autonomy of an interface introduced by Defay and Prigogine in their discontinuous model could be considered as equivalent to the notion of interfacial anisotropy introduced in the present continuous model.