Sur quelques difficultés conceptuelles relatives à la tension superficielle des solides. une manière de les contourner lors d’un mouillage siège de réaction-diffusion

LTPCM, Grenoble, France ; Chimie-Physique II ULB, Bruxelles, Belgique.

Résumé

On décrit brièvement les concepts de « plasticité » et d’« élasticité » relatifs aux travaux mécaniques des interfaces solides. Par un choix de variables d’état, on montre que, pour un système homogène et isotrope soumis à une dilatation superficielle isotrope, l’équation de Gibbs prend une forme analogue à celle correspondante aux fluides. La force par unité de longueur dont le travail superficiel comporte les contributions « plastique » et « élastique » se substitue à la force de tension superficielle usuelle (« plastique »). Cette expression est en contradiction avec l’équation de Shuttleworth. Le potentiel chimique de surface figurant dans la relation de Gibbs demeure une notion complexe pour les solides. On peut éviter cet écueil dans le cas d’une réaction hétérogène à la surface d’un solide en présence d’une couche de diffusion liquide. Pour ce faire, on doit se placer à l’équilibre mécanique et thermique, à l’état stationnaire et chimiquement près de l’équilibre.

Abstract

“Plastic” and “elastic” contributions are introduced in mechanical work at a solid interface. Gibbs equation is reformulated in the same consistent way. The result is in contradiction with the classical Shuttleworth equation. The chemical potential of a component at a solid surface is a very complex quantity. It is easy to show that the chemical potential of the liquid phase play the unique role for a surface reaction-diffusion at steady state and thermo-mechanical equilibrium. The reaction occurs in the vicinity of thermodynamic equilibrium.