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Étude d’analogues de suies d’avion : propriétés physico-chimiques et activité glaçogène / Study of airplane soot surrogates : physico-chemical properties and ice nucleation activity

Ikhenazene, Abd Raouf 25 October 2018 (has links)
Le secteur du transport aérien est de nos jours en plein essor, avec encore une augmentation du nombre de vols et de passagers au fil des ans. Cependant, cette croissance a des conséquences sur l’environnement car elle contribue à l’intensification des émissions de particules solides dans l’atmosphère. Ces dernières sont impliquées dans de nombreux processus physico-chimiques qui peuvent impacter le forçage radiatif atmosphérique, la formation des nuages et leur durée de vie. Dans ce travail, nous nous intéressons aux particules de suies analogues à celles émises par les moteurs d’avion lors de la combustion incomplète de carburant. Ces particules, une fois émises dans la troposphère, sont susceptibles de favoriser la formation des cristaux de glace en agissant comme noyaux glaçogènes, produisant ainsi une trainée de condensation pouvant persister et évoluer en nuage de type cirrus. Pour réaliser cette étude, nous avons développé le dispositif IDroNES (Ice and Droplet Nucleation Experimental Setup), que nous avons conçu pour étudier les phénomènes de nucléation par mode dépôt (la nucléation est induite directement à partir de la vapeur d’eau) à température et pression contrôlées. De manière à pouvoir interpréter l’activité des échantillons étudiés en tant que noyau glaçogène, une analyse détaillée des propriétés physico-chimiques (morphologie, structure et composition chimique) des particules de suies est effectuée en parallèle, principalement par micro-spectrométrie Raman et par analyses des données de la littérature existante sur ces mêmes échantillons. L’objectif est d’établir un lien entre les propriétés physico-chimiques des particules de suies et leurs capacités glaçogènes. / Nowadays, the air transport sector is still booming with an increasing number of flights and passengers over the years. This has consequences for the environment because it contributes to the intensification of emissions of solid particles in the atmosphere. In fact, these particles are involved in many physical and chemical processes that can affect the atmospheric radiative forcing, or even the formation of clouds and their lifetime expectancy. Our work focuses on aircraft soot particles analogs, i.e., particles similar to those emitted by aircraft engines during the incomplete combustion of kerosene fuel. These particles, once released in the troposphere, act as nucleating agents and promote the formation of ice crystals. Hence, they favor the formation of contrails that may persist and further evolve into cirrus clouds. To assess how efficient different soot particles are at nucleating ice crystals upon water vapor exposure, we designed and developed IDroNES (Ice and Droplet Nucleation Experimental Setup). This device enables nucleation experiments to be performed in deposition mode at controlled temperature, pressure, and humidity ratios. To interpret ice nucleation activities of various soot samples, detailed analyses of their physico-chemical properties (morphology, structure and chemical composition) were performed using Raman micro-spectrometry and data provided in the scientific literature. The goal is to establish a link between the physicochemical properties of soot particles and their ice nucleation activity.
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Simulation expérimentale de l'ascension et de la vésiculation des magmas rhyolitiques

Cluzel, Nicolas 25 May 2007 (has links) (PDF)
L'étude du processus de nucléation des bulles dans les magmas rhyolitiques a été abordée au cours de cette thèse. Des expériences de décompression isothermes en autoclave à chauffage externe et trempe rapide ont été réalisées afin de mieux comprendre : (1) les effets de différentes populations cristallines sur la cinétique de nucléation des bulles d'eau, et (2) les effets du CO2 sur la nucléation homogène des bulles. L'objectif ultime de nos travaux était d'identifier les paramètres texturaux qui pourraient constituer des marqueurs robustes de la dynamique d'ascension des magmas rhyolitiques. Le résultat majeur de cette étude est la démonstration que la relation très forte entre [dP/dt] et n3D tient aussi dans le cas de la nucléation hétérogène. La principale implication volcanologique est que l'étude texturale des ponces naturelles pourrait servir à des applications vélocimétriques et fournir des renseignements sur la dynamique d'ascension des magmas dans les conduits volcaniques
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Nucléation et propagation de fissures en conditions anisotropes / Cracks propagation and onset in anisotropic conditions

Carlioz, Thomas 14 December 2017 (has links)
En partant d'une problématique industrielle correspondant à la naissance de fissures lors de l'excavation d'un tunnel dans un matériau argileux, nous proposons de nous intéresser à un sujet plus large qui est celui de la nucléation d'une fissure de dimension macroscopique. Ainsi, des résultats généraux et théoriques sont établis tout au long de ce mémoire. Ces derniers sont toutefois utilisés pour proposer une interprétation aux faciès de fissuration observés lors de l'excavation de galeries de stockage à grandeur profondeur. Dans un premier temps, un modèle géométrique idéalisé pour des fissures est justifié. Cette étude préalable permet à la fois d'acter la nature fermée des fissures susceptibles de nucléer ainsi que d'utiliser le critère mixte en statuant sur le bienfondé d'une étude bidimensionnelle équivalente. En précisant la notion de longueur de nucléation stable et en s'inspirant des outils classiques de la mécanique linéaire de la rupture, nous établissons dans un second temps notre propre critère de nucléation. Pour ce faire, nous proposons, grâce à des modélisations micromécaniques, de revisiter l'approche thermodynamique usuelle dans un cadre adiabatique afin d'être davantage en accord avec la brutalité du phénomène étudié. Par la suite, nous mettons aux points différentes méthodes permettant d'utiliser le critère suggéré. Enfin, le critère est mis en œuvre dans le cadre de la problématique industrielle initiale pour essayer de donner une justification à l'anisotropie des géométries des fissures observées, et ce, en prenant en compte les différentes directions de forage de l'ouvrage. Dans un deuxième temps, nous proposons de nous intéresser, de manière plus prospective, aux problématiques liées aux modèles locaux d'endommagement. Une attention particulière est accordée à la notion de stabilité des états d'équilibre. Ainsi, une adaptation du critère de Hill est proposée et des différences quantitatives sont soulignées lorsqu'un cadre adiabatique, nous paraissant plus justifié, est pris en compte. Enfin, le problème de la localisation de l'endommagement dans un problème unidimensionnel est abordé / Starting from an industrial issue that is cracks onset when excavating a tunnel, this work aims at giving new insights into a more general problematic which is the initiation of macroscopic cracks. Thus, general and theoretical results are established. Nevertheless, they are applied in order to give some explanations to the excavation-induced fractures observed around the deep geological repository. To begin with, an idealised geometrical model is detailed and justified. Thanks to this preliminary work, we establish that the cracks that should be taken into account are closed ones. In addition we show that it's possible for small cracks length to work on an equivalent bidimensionnal problem. This last result allows us to apply the mixed criteria. After giving the definition of a stable crack initiation length we define our own criteria to predict cracks onset. In order to do so and in order to be more in adequacy with the caracter brutal of a crack initiation, we offer through a micromecanic modelisation to deploy the usual thermodynamic approach in an adiabatic context. Different methods to compute the key quantity which is the incremental energy released rate are then built. Finally, the criteria is applied to give some justifications to the anisotropic geometry of the excavation-induced fractures. In a second part of this work, we focuse on the problematics tied to the local damage models. For instance, the notion of stability for an equilibrium state is discussed. Hill's stability critera is adapted to damage problems. Once again, it seems that an adiabatic context is more suited and the differences implied are emphasized. To conclude, we offer to investigate the localisation issue in one dimensionnal problems
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Étude de la sensibilité du modèle local du climat LCM11 aux paramètres d'une nouvelle théorie sur nucléation hétérogène de la glace (Théorie de Khvorostyanov et Curry)

Chergui, Nacéra January 2009 (has links) (PDF)
Une incertitude majeure dans la prévision numérique du climat provient des difficultés de représenter convenablement les nuages en phase mixte qui jouent un rôle important dans le processus de formation des précipitations (Wallace et Hobbs, 1977). De nombreuses études ont montré qu'il est nécessaire pour une représentation adéquate des effets indirects des aérosols et des processus microphysiques au sein des nuages, d'utiliser un schéma complet de la microphysique qui inclut d'une manière détaillée la phase glace (Senior et Mitchell, 1993; Lohmann et Feitcher, 1997). Blanchet et Girard (1995) ont montré que la modification des propriétés des nuages par les aérosols pourrait produire un forçage radiatif négatif de 9W/m² dans l'infrarouge en considérant dans leur étude l'impact que pourrait avoir les aérosols de nature anthropique sur la microphysique des nuages mixtes et glacés en Arctique. L'interaction des aérosols avec les nuages de phase mixte et glacée est peu étudiée et donc moins connue. La compréhension de ces nuages dépend du mode d'action des noyaux glaçogènes qui est très complexe (Cooper, 1980), des caractéristiques physiques et chimiques des substances qui peuvent recouvrir ces noyaux. De plus, les techniques de mesures existantes ne permettent pas de bien caractériser ce type de nuage (Bigg, 1990; Vali, 1991; Rogers, 1993; Pruppacher et Klett, 1997). Dans ce travail de recherche, nous avons testé et évalué un nouveau paramétrage de la nucléation hétérogène de la glace élaboré par Khvorostyanov et Curry (2000) avec le modèle local du climat (LCM11) et comparé au paramétrage existant de Meyers et al. (1992) et à ce qui a été observé pendant la campagne de mesure SHEBA (Surface Heat Budget of Arctic). Le modèle local du climat (LCM11) est doté d'un schéma de nuages glacés qui simule les interactions entre les aérosols et les nuages, la formation de cristaux de glace et les précipitations. Le nouveau paramétrage de la nucléation hétérogène de la glace est fonction des caractéristiques des aérosols (paramètre de mouillabilité, sites actifs, tension d'inadaptation élastique). Il est à noter que le paramétrage de Meyers et al. (1992) est empirique, il est fonction soit de la température soit de la sursaturation par rapport à la glace dépendamment du mode de nucléation de la glace. La sensibilité du modèle local du climat (LCM11) a été étudiée en fonction des paramètres de la nouvelle théorie de Khvorostyanov et Curry (2000). Cette étude nous a permis de conclure que l'inadaptation élastique de 1 et 2% et les sites actifs sont des paramètres importants pour simuler de l'eau liquide et la glace dans des proportions raisonnables représentatives de l'Arctique. Les résultats des simulations ont montré aussi que la structure verticale de l'eau liquide, de la glace et de la température est bien représentée par Khvorostyanov et Curry (2000) contrairement à Meyers à condition de faire un choix judicieux des paramètres d'inadaptation élastique et de sites actifs. Cependant, le choix de ces paramètres dépend des propriétés physiques et de la composition chimique des aérosols présents dans la masse d'air qui requièrent encore d'autres mesures et vérifications. Il a été démontré que ce paramétrage peut donner de meilleurs résultats si le type de masse d'air est connu à l'avance ce qui suggère de valider le paramétrage de Khvorostyanov et Curry, (2000) avec ses différents choix de combinaison de paramètre pour d'autres cas observés où la composition des aérosols présents est connue. Il y a un gain associé à l'utilisation du paramétrage de Khvorostyanov et Curry (2000) par rapport à celui de Meyers et al. (1992). Ce dernier peut représenter un cas particulier de la théorie de Khvorostyanov et Curry (2000). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Nucléation, Paramétrage de la glace.
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Etudes de nucléation de protéines à l'aide de dispositifs expérimentaux microfludiques / Study of protein nucleation with microfluidic devices

Radajewski, Dimitri 13 October 2017 (has links)
La nucléation est l’étape est à l’origine de la cristallisation et c’est généralement elle qui va dicter les propriétés finales d’un cristal. Il est alors intéressant de comprendre les mécanismes qui gouvernent cette étape. Deux théories se confrontent aujourd’hui avec d’une part la théorie classique de la nucléation et d’autre part un modèle de nucléation en deux étapes. La théorie classique considère l’addition des monomères un par un pour former des clusters directement cristallins. Le modèle en deux étapes considère une première étape de concentration, au cours de laquelle les monomères vont former des agrégats denses, mais désordonnés, et une seconde étape de structuration qui permettra de réarranger les molécules au sein d’un cluster, pour obtenir une structure cristalline. Il semblerait que, dans le cas des protéines, le passage du mécanisme classique à celui en deux étapes se fasse par une augmentation des fluctuations de concentration en solution, ce qui se fait en se rapprochant de la spinodale de décomposition présente dans le diagramme de phase de certaines protéines. Ainsi, dans cette étude, nous développons des systèmes microfluidiques qui permettent d’étudier ces différents mécanismes. Dans un premier temps, nous avons conçus un dispositif utilisé pour déterminer des cinétiques de nucléation à l’aide de modèles probabilistes. Ensuite, nous avons adapté des systèmes microfluidiques à des grands équipements synchrotron, ce qui donne la possibilité de réaliser de la diffusion de rayons X aux petits angles. Ces deux approches complémentaires permettent alors d’obtenir des informations à l’échelle macroscopique et à l’échelle microscopique, et ainsi de participer à l’éclaircissement des zones d’ombre qui demeurent autour des mécanismes de nucléation. / Nucleation is the first step of crystallization and is the step that will give the final properties of crystals. It is therefore interesting to understand the mechanisms of this step. Nowadays, two theories exist : the classical nucleation theory and the two step theory. In the classical nucleation theory, monomers are added one by one to directly form crystalline clusters. In the two step theory, there is a first step of densification, in which monomers form dense amorphous aggregates and a second step of structuration in which aggregates arrange themselves to form crystalline clusters. It seems that for proteins, the two step mechanism is obtained by an increase of concentration fluctuations in solution, that happens when experimental conditions get closer to spinodal decomposition. In this study, experimental microfluidic devices are developped to study these mechanisms. Firstly, we developped microfluidic devices to determine nucleation kinetics with probabilistic models. Then, we coupled microfluidic devices with small angle X rays scattering from synchrotron sources. These two complementary studies give information on nucleation mechanisms on the macroscopic and microscopic scales.
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Micromechanical and statistical studies of twinning in hexagonal metals : application to magnesium and zirconium / Études micromécaniques et statistiques du maclage dans les métaux hexagonaux : application au magnésium et zirconium

Juan, Pierre-Alexandre 15 December 2015 (has links)
Le principal objectif de ce travail est l’investigation et la quantification de l’influence des interactions parent-macle et macle-macle sur la réponse mécanique des métaux hexagonaux, et en particulier sur celle du Mg et du Zr. Une nouvelle approche à champs moyens est tout d’abord proposée pour étudier l’interaction parent-macle. Cette dernière est déclinée en deux modèles micromécaniques à double-inclusion : un premier modèle généralisant le résultat de Tanaka-Mori aux milieux élastiques hétérogènes avec déformations libres de maclage appliqué au Mg pour du maclage primaire et secondaire, et un second modèle consistant en une extension du premier modèle à un milieu élasto-plastique appliqué à des polycristaux d’alliage de Mg subissant un maclage primaire important. Leurs résultats mettent notamment en valeur l’influence des interactions de type parent-macle sur l’évolution des contraintes internes ainsi que sur l’activation des modes de glissement et de maclage. L’influence des interactions macle-macle sur les phénomènes de nucléation et de croissance de macles est ensuite étudiée de façon statistique à partir de données EBSD extraites à partir d’un logiciel, basé sur la théorie des graphes et développé lors de la thèse. La première étude réalisée sur le Zr montre que les interactions macle-macle sont défavorables à la nucléation de nouvelles macles et que les mécanismes de croissance peuvent différer de façon conséquente d’un mode de maclage à l’autre. Une seconde étude, effectuée à partir d’échantillons d’alliage AZ31 Mg, discute des macles d’extension primaires {10-12} à faible facteur de Schmid et des double-macles {10-12}-{10-12} / The objective of this thesis is to investigate and quantify the influence of parent-twin and twin-twin interactions on the mechanical response of h.c.p. metals. To study parent-twin interactions, a mean-field continuum mechanics approach has been developed based on a double inclusion topology. A first model generalizing the Tanaka-Mori scheme to heterogeneous elastic media is applied to first and second generation twinning in Mg. The model is capable of reproducing the trends in the development of backstresses within the primary twin and enables the identification of the most likely second-generation twin variants to grow in a primary twin domain. A second self-consistent model, consisting of an extension of the first one to the case of elasto-plasticity, is applied to AZ31 Mg polycrystals. The results show that deformation system activities and plastic strain distributions within twins drastically depend on the interaction with parent domains. The influence of twin-twin interactions on nucleation and growth of twins is being statistically studied from Zr and Mg electron back-scattered diffraction (EBSD) scans. A twin recognition software relying on graph theory analysis has been developed for data extraction. The results obtained from Zr EBSD maps reveal that twin-twin interactions hinder subsequent twin nucleation and that mechanisms involved in twin growth may differ for each twinning mode. A second study performed on AZ31 Mg presents statistics about low Schmid factor {10-12} tensile twins and about {10-12}-{10-12} double twins coupled with a simplified version of the Tanaka-Mori scheme generalized to heterogeneous elasticity with plastic incompatibilities.
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Nucléation non-photochimique induite par laser (NPLIN) : Contribution au mécanisme de nucléation à travers des études expérimentales sur le sulfathiazole, L-acide glutamique et la glycine et la modélisation de quelques petites molécules / Non-Photochemical Laser-Induced Nucleation (NPLIN) : Contribution to nucleation mechanism through experimental studies on sulfathiazole, L-glutamic acid, glycine and modelling of some small molecules

Li, Wenjing 11 March 2016 (has links)
Cette thèse a pour but de démontrer la faisabilité de la technique de Nucléation non-Photochimique Induite par Laser (NPLIN) appliquée aux composés pharmaceutiques organiques. Avec nos résultats expérimentaux, ceux obtenus dans la littérature et calculs théoriques ab initio, nous avons discuté du mécanisme de la méthode NPLIN.Cette thèse a décrit en premier lieu, le nouveau montage expérimental semi-automatisé adapté aux exigences des études NPLIN développé à CentraleSupelec. Des expériences NPLIN sur le sulfathiazole (STZ), l-acid glutamique (LGA) et la glycine (GLY) sont menées pour étudier l’impact des paramètres du laser et de la sursaturation des solutions sur leur cristallisation. Les résultats expérimentaux montrent que la technique NPLIN permet d’obtenir des cristaux de STZ, LGA and GLY. L’efficacité de la nucléation croit avec l’augmentation de la densité d’énergie du laser et de la sursaturation. Un indice nouveau Ind50 a été défini correspondant au couple densité d’énergie/sursaturation où 50% nucléation est atteinte. Son comportement est discuté. Il est trouvé que le nombre cristaux STZ induits par laser dépend linéairement avec le temps d’irradiation. Une dépendance du polymorphe des cristaux induit par le laser avec la polarisation du faisceau laser est également découvert pour STZ et GLY. Un autre indice Det(A) est utilisé pour caractériser l’impact de la polarisation sur le polymorphisme. Des calculs théoriques ab initio par le logiciel Gaussian09 permettent de donner une estimation des énergies d’interaction des différents dimères pour des polymorphes de STZ, LGA, GLY, l-histidine (LH) et urée. L’empilement des molécules dans les clusters pré-existant est prédit en accord avec la détermination des énergies d’interaction. L’analyse de corrélation entre la symétrie d’empilement et des résultats expérimentaux souligne l’hypothèse de l’effet Kerr pour expliquer cet impact de la polarisation du faisceau laser sur le polymorphisme. / This thesis concerns the demonstration of the feasibility of Non-Photochemical Laser Induced Nucleation (NPLIN) of some organic pharmaceutical compounds. Using our experimental results and those obtained in literature together with ab initio theoretical calculations we have been able to discuss the mechanism of the NPLIN method.This thesis presents a new experimental set-up developed at CentraleSupelec and dedicated to perform NPLIN experiments. NPLIN experiments on sulfathiazole (STZ), l-glutamic acid (LGA) and glycine (GLY) have been carried out to examine the impact of laser parameters and solution supersaturation on their crystallization. Experimental results show that crystals of STZ, LGA and GLY have been obtained by means of NPLIN. For these compounds, nucleation efficiency increases with laser power density and solution supersaturation. A new index Ind50 corresponding to the couple (energy density/supersaturation) where 50% of nucleation is teached, has been defined. Its behavior has been discussed. It was found that laser induced STZ crystal number depends almost linearly on exposure duration. Moreover, for STZ and GLY, a dependance of laser induced crystal polymorph on laser polarization has been found. Another new index Det(A), has been used for characterization of the impact of the polymorphism. Ab initio quantum computations using Gaussian09, provided an interaction energy estimate for different dimers in different polymorphs of STZ, LGA, GLY, l-histidine (LH) and urea. Packing mode in pre-existing clusters is predicted in agreement with interaction energy determinations. Correlation analysis between packing symmetry and experimental results, shed new light on the Kerr effect hypothesis relative to the impact of laser polarization on polymorphism.
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Nanoscale in situ studies of Au and Au-Cu Nanoparticle synthesis by liquid cell transmission electron microscopy / Etude à échelle nanométrique par microscope in situ en cellule liquide de la croissance de nanoparticules d’or et de Au-Cu

Ahmad, Nabeel 23 November 2017 (has links)
La fabrication de nano-cristaux métalliques suscite un effort de recherche en constante augmentation depuis plusieurs années. Cet immense intérêt est motivé par les propriétés uniques et fascinantes qui apparaissent à l’échelle des tailles nanométriques. En effet, le confinement des électrons au sein d’un nanocristal est un moyen puissant de moduler les propriétés électroniques, optiques et magnétiques d’un matériau. Les synthèses par voies chimiques sont des stratégies très rependues pour fabriquer des nanoparticules métalliques avec des morphologies originales en exploitant la versatilité des milieux réactionnels liquides pour contrôler les mécanismes de formation. Cependant, si la chimie employée lors de ces synthèses n’est pas très compliquée, la compréhension des processus de nucléation/croissance en milieu liquide complexe et l’influence de chaque espèce chimique est un tout autre challenge. Pour y répondre, nous avons utilisé la microscopie électronique en transmission en milieu liquide pour visualiser des phénomènes de croissance à l’échelle nanométrique. Cette récente technique de microscopie in situ nous a permis d’étudier en temps réel la dynamique de croissance de nanoparticules d’or et d’or-cuivre dans des milieux réactionnels de composition contrôlée. Le premier objectif de cette thèse était de distinguer les effets cinétiques (liés aux flux de matière) et les effets thermodynamiques (liés à l’équilibre des nanostructures en fonction de leur environnement) qui dictent tous les deux la forme finale des nanoparticules. De plus, des études systématiques nous ont permis de séparer les inévitables effets du faisceau d’électron, des effets de paramètres spécifiques de la synthèse, comme la forme des germes ou la fonctionnalisation organique, qui sont de toute première importance en chimie des colloïdes. Enfin, des phénomènes induits par le faisceau ont aussi été exploité pour comprendre l’influence de l’irradiation sur la chimie du milieu réactionnel, qui peut induire des réactions d’oxydo-réductions réversibles et contrôlables dans les nano-systèmes bimétalliques. / Recent years have seen a remarkable increase in research activities related to the synthesis of metallic nanocrystals. This intense interest is fueled by the unique and fascinating properties delivered at such size domains. Indeed, electrons confinement by nanocrystals is a powerful means to modulate electronic, optical and magnetic properties of a material. Most current strategies employ chemical synthesis to formulate unique nanoparticle morphologies by exploiting the versatility of liquid reaction media to control the formation mechanisms. Although the chemistry of metal nanocrystal synthesis is not complicated, understanding the nucleation and growth processes in complex liquid media and the influence of each chemical species is altogether a different challenge. It is in this regard, that we have utilized liquid cell transmission electron microscopy to visualize relevant growth phenomenon at the nanoscale. This recent in situ technique allowed us to study in real time the dynamics of growth of Au and Au-Cu nanoparticles in reaction media of controlled composition. The primary goal of this thesis was to distinguish the kinetics effects (related to the flow of matter) and the thermodynamics effects (related to the environment-dependent equilibrium of nanostructures) on final nanoparticle shapes. In addition to this, systematic studies were performed to separate the inevitable beam effects from the influence of specific synthesis parameters such as the seed crystal morphology and the organic functionalization that are of primary importance for colloidal chemists. Beam induced phenomena were also utilized to understand the solution chemistry of the exposed solvent which is in turn responsible for driving reversible redox reactions in bimetallic nano-systems.
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Contrôle par ultrasons de la nucléation de glace lors de la congélation en flacons : modélisation de la cinétique de nucléation et caractérisation expérimentale des cristaux

Saclier, Mathieu 22 September 2009 (has links) (PDF)
Le contrôle des caractéristiques des cristaux de glace, gouvernées par l'étape de nucléation, demeure un enjeu majeur dans les procédés de congélation et de lyophilisation industriels. Cependant la nucléation est par nature un phénomène aléatoire. L'application d'ultrasons de puissance, capable de générer de la cavitation acoustique, compte très certainement parmi les plus prometteuses méthodes permettant de contrôler le déclenchement de la nucléation, mais le matériel et les conditions opératoires à mettre en oeuvre afin d'industrialiser le procédé restent encore à définir.Le premier objectif de ce travail a été de corréler empiriquement les caractéristiques géométriques des cristaux de glace et les conditions opératoires dans le cas de la congélation d'une solution aqueuse de mannitol en vials. Il a été montré, grâce à une analyse de surface de réponses basée sur un plan d'expérience de deuxième ordre, que l'augmentation du sous refroidissement et de la puissance acoustique provoquent une diminution de la taille moyenne des cristaux et une augmentation de leur circularité.Le deuxième objectif était la modélisation de la cinétique de nucléation de glace dans de l'eau pure déclenchée par cavitation acoustique. D'après les simulations réalisées, la nucléation peut être initiée à de faibles sous-refroidissements (quelques degrés) au moyen de pressions acoustiques modérées (de l'ordre de un bar). Le nombre de nuclei créés est d'autant plus important que le sous-refroidissement et la pression acoustique sont élevés.Ces résultats sont cohérents si l'on considère que la taille des cristaux est inversement proportionnelle au nombre de nuclei générés.
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Etude de la cinétique de formation des hydrates de méthane dans les fluides de forage off-shore par analyse calorimétrique différentielle haute pression

Hamed, Néjib 10 November 2006 (has links) (PDF)
Les fluides de forage à base d'huile sont utilisés lors d'opérations de forage off-shore. Ils permettent de lubrifier l'outil de forage, d'évacuer les déblais ainsi que de maintenir une pression hydrostatique dans le puits. Avec des forages off-shore de plus en plus profonds, les conditions thermodynamiques sont réunies (haute pression et basse température) pour la formation d'hydrates de gaz dans les fluides de forage. L'analyse calorimétrique différentielle sous haute pression est une technique qui a fait ses preuves pour l'étude de l'équilibre thermodynamique du système triphasique gaz - eau - hydrate. Elle a été retenue pour étudier la cinétique de formation d'hydrates car elle est particulièrement bien adaptée aux milieux dispersés complexes. Une étude a été menée en faisant varier la pression de 11 à 40 MPa, le degré de sous-refroidissement de 14 à 30 K et en étudiant la formation d'hydrates dans trois fluides de composition différente. L'étude expérimentale a mis en évidence l'effet des paramètres cinétiques étudiés. L'utilisation de modèles classiques a permis de représenter les résultats expérimentaux pour des faibles et des fortes forces motrices. On a ensuite développé un modèle cinétique qui combine la théorie de la cristallisation, l'aspect statistique de la nucléation et les bilans de matière sur les espèces présentes dans le système.

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