Le sujet de ce mémoire s'inscrit dans le contexte général de l'étude des propriétés radiatives des plasmas chauds. L'état « plasma » constitue le quatrième état de la matière, faisant suite dans l'échelle des températures aux états dits « classiques » : solide, liquide et gaz. Il s'agit d'un état dilué constitué de particules chargées -électrons et ions positifs- en proportion telle que le milieu est globalement neutre. Les plasmas représentent un pourcentage non-négligeable de notre environnement. Présents majoritairement dans l'Univers, on les retrouve dans les objets astrophysiques tels que les étoiles, ou encore les atmosphères planétaires pour citer quelques exemples. Jusque vers les années 50, l'étude des plasmas créés en laboratoire était limitée à celle des décharges dans les gaz. On avait alors affaire à des plasmas partiellement ionisés, où une proportion importante des atomes constituant le gaz restait dans un état lié. De plus, les contributions à la compréhension des phénomènes physiques de base de cet état de la matière venaient essentiellement des astrophysiciens et des géophysiciens. L'essor de la physique des plasmas actuelle commence en fait avec les recherches associées à la fusion par confinement inertiel (FCI), proposées pour la première fois par Dawson en 1964. Dans ce schéma, une cible de DT (deutérium-tritium) est chauffée et comprimée jusqu'à l'ignition par des lasers de puissance (attaque directe) ou par rayons X, générés dans une cavité de matériau de numéro atomique Z élevé chauffée par lasers (attaque indirecte). Cette quête de la fusion est donc majoritairement à l'origine de l'essor des lasers dont on exige de plus en plus de puissance. Créés par et chauffés par rayonnement laser, les plasmas chauds émettent dans une large gamme du spectre électromagnétique : du rayonnement radio-électrique au rayonnement X. L'émission radiative des plasmas de laboratoire constitue un véritable indicateur de leur densité, température et de leur état d'ionisation. Ainsi, l'étude de ces plasmas fait intervenir de nombreux domaines tels que la physique atomique, la physique statistique, les équations hydrodynamiques et enfin les équations du transfert radiatif. De multiples applications sont venues motiver la recherche des plasmas créés par laser, vue la large gamme de densité-température accessible en laboratoire. On peut par exemple citer la microscopie X et la lithographie. De plus, le développement des lasers de puissance délivrant 2 des impulsions ultra-brèves (≤1 ps) dans la gamme du térawatt a ouvert la voie à de nouveaux axes de recherche. Dans ces domaines d'intensité relativiste (10 20 W/cm2), on peut accélérer des faisceaux intenses d'électrons et d'ions de forte énergie. Dans ces régimes, l'interaction laser-matière permet de produire des sources intenses et brèves de rayons X, γ et de neutrons, ce qui laisse présager des applications prometteuses dans le domaine médical, notamment pour le traitement des tumeurs.

Dans l’optique du développement de procédés propres, cette recherche a consisté à étudier un procédé de réduction du dioxyde de soufre contenu dans des rejets gazeux industriels par absorption dans une solution de lavage contenant un oxydant particulier, le peroxyde d’hydrogène H2O2, qui oxyde irréversiblement le SO2 en acide sulfurique. C’est un procédé a priori intéressant puisqu’il génère des solutions d’acide sulfurique qui, si on parvient à les concentrer suffisamment par recyclage, peuvent être utilisées pour diverses applications industrielles, ou réinjectées dans le procédé produisant le polluant acide, tout résidu polluant liquide étant alors inexistant dans cette technique d’épuration de gaz. En vue de l’application de cette technique, notre travail a permis de progresser dans la connaissance du système SO2-H2O2-H2SO4 par une double étude portant sur la cinétique et la thermodynamique des phénomènes. Finalement, un modèle de dimensionnement assez général, valable dans une large gamme de conditions opératoires industrielles de concentrations en acide sulfurique et en peroxyde d’hydrogène de la solution de lavage et de température de l’effluent à traiter, a été développé et ce afin de réaliser les projets de n’importe quel type de contacteur (colonnes à films, à garnissage ou à pulvérisation) à condition bien entendu de les combiner aux caractéristiques de transfert propres à ces divers contacteurs. A titre d’exemple, nous avons dimensionné dans notre travail une colonne d’absorption à garnissage permettant d’épurer les gaz d’une fonderie de cuivre et produisant un acide sulfurique à 40 % en poids.

Le captage du CO2 représente un enjeu industriel majeur et scientifique du siècle. Il existe différentes méthodes de séparation et de captage du CO2, telles que, l'absorption aux amines et l'adsorption. Bien que ces processus soient bien développés au niveau industriel, ils sont très consommateurs d'énergie. Le procédé de captage du CO2 par formation d'hydrates de gaz consomme moins d'énergie et semble être très prometteur pour la séparation du CO2 Les hydrates de gaz sont des composés cristallins de la famille des clathrates dans lesquels des molécules d'eau se relient entre elles par des liaisons hydrogène pour former des cavités qui peuvent contenir des molécules de gaz. La formation d'hydrates de gaz est favorisée par une haute pression et basse température.Cette étude est menée dans le cadre du projet ANR SECOHYA. L'objectif est d'étudier les conditions thermodynamiques et cinétiques du procédé de captage du CO2 par cristallisation d'hydrates de gaz.Premièrement, nous avons développé un dispositif expérimental pour réaliser des expériences afin de déterminer les conditions thermodynamiques et cinétiques de formation des hydrates mixtes CO2-N2 dans l'eau comme phase liquide. Nous avons montré que la pression opératoire peut être très élevée et la température très basse. Pour la faisabilité du projet, nous avons utilisé le TBAB (TétraButylAmmonium Bromure) en tant qu'additif thermodynamique dans la phase liquide. L'utilisation du TBAB peut réduire considérablement la pression opératoire.Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons présenté un modèle thermodynamique, basé sur le modèle de van der Waals et Platteeuw. Ce modèle permet de prédire les conditions d'équilibre thermodynamique de formation des hydrates de gaz. Des données expérimentales d'équilibre de mélanges CO2-CH4 et de CO2-N2 sont présentées et comparées à des résultats théoriques.

La transformation de Legendre envoie des fonctions convexes définies sur un espace vectoriel à des fonctions convexes définies sur l'espace vectoriel dual. Elle est reliée à la dualité projective, aux coordonnées tangentielles en géometrie algébrique et à la construction des espaces de Banach duaux en analyse. On l'utilise aussi en mécanique statistique pour définir des potentiels thermodynamiques à partir des fonctions de variables d'état. Plus précisément, la transformation de Legendre permet de transformer une fonction d'état d'un système en une autre fonction d'état mieux adaptée à un problème particulier. Le chapitre un se veut un résumé des résultats connus à propos de la transformation de Legendre en analyse. Nous donnons plusieurs exemples afin d'illustrer les propriétés essentielles de cette transformation. Dans le chapitre deux, nous rappelons quelques notions en thermodynamique statistique: Les variables intensives, les variables extensives, l'énergie interne, l'entropie. Ensuite nous définissons les potentiels thermodynamiques qui sont des transformées de Legendre de l'énergie interne. Dans le chapitre trois, nous rappelons des résultats fondamentaux de la théorie des espèces de structures. Mentionnons en particulier le théorème de dissymétrie pour les arbres et pour les graphes, ainsi que les équations fonctionnelles fondamentales pour les CB-graphes, i.e les graphes connexes dont tous les blocs sont dans une classe des graphes inséparables B, ainsi que pour les CM-graphes, i.e les graphes connexes dont toutes les mottes sont dans une classe de graphes irréductibles (2-arêtes-connexes). Dans le chapitre quatre, nous donnons la définition de la transformation de Legendre pour les espèces de structures à une sorte ou à deux sortes par rapport à une sorte. En effet, Pierre Leroux a été le premier à relier ces deux notions (Transformation de Legendre et espèces de structures). Il a démontré (Leroux, 2003) que les CM-graphes sont liées au M-graphes par transformation de Legendre. Dans ce mémoire on montre par une construction originale que l'espèce M des graphes irréductibles peut être remplacée par une espèce N quelconque, avec N[0] =0. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fonctions convexes, Ensembles convexes, Transformation de Legendre, Potentiels thermodynamiques, Énergie interne, Fonction de partition, Graphes, Isthme, Bloc, Motte, Graphes inséparables, Graphes irréductibles, Espèce de structures, Note.

Ce travail se propose d'utiliser une visite d'usine pour faire élaborer un référent empirique en début de l'apprentissage de la thermodynamique chimique. S'appuyant sur le schéma de modélisation de J.-L. Martinand (1995), le travail comporte une analyse du fonctionnement de l'usine en vue de construire des élaborations modélisantes accessibles aux étudiants, faite sur la base du discours produit par un technicien chargé de la maintenance et des documents techniques mis à notre disposition. En parallèle à l'analyse de ces données, un essai de séquence incluant une visite d'usine a permis de repérer les questions que les étudiants se posent, celles sur lesquelles ils progressent, les liens qu'ils essayent d'établir avec leurs connaissances théoriques. L'articulation de ces deux volets permet d'élaborer des activités à proposer aux étudiants. Ce travail constitue une mise à l'épreuve d'un cadre théorique qui permet de repérer la diversité et les évolutions des descriptions d'un réel.

Thèse doctorat : Thermique et Energétique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 172-177.

Thèse de doctorat : Génie des Procédés et des Produits : INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Matériaux Polymères et Composites : Villeurbanne, INSA : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 221-236.

Thèse doctorat : Géochimie-Minéralogie : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 21 p.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Électronique et automatique : Lyon 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. 343 réf. bibliogr.