Effet Gibbs-Thomson

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En physique-chimie, l'effet Gibbs-Thomson décrit la relation entre la tension de surface et la pression de vapeur saturante d'un système composé de deux phases. Elle est nommée d'après les physiciens Josiah Willard Gibbs[1], et Joseph John Thomson[2].

Énoncé[modifier | modifier le code]

Dans un système composé de deux phases gaz et liquide (ou solide), cet effet est décrit par l'équation de Gibbs-Thomson, qui est donné par :

  \frac{p}{p_{\rm vapeur}} = \exp\!\left(\frac{R_{\rm critique}}{R}\right)
  R_{\rm critique} = \frac{2 \cdot \sigma \cdot V_{\rm atome}^{\rm gouttelette}}{k_{\rm B} \cdot T}

où :

 R est le rayon de la gouttelette
 \sigma \ est la tension de surface de la gouttelette,
 V_{\rm atome}^{\rm gouttelette} le volume d'un atome dans la goutte,
 k_{\rm B} la constante de Boltzmann,
 p_{\rm vapeur} la pression de vapeur saturante,
 p la pression partielle,
 T la température.

Cette équation suppose que le gaz environnant est considéré comme parfait. Elle montre que la pression de vapeur saturante augmente lorsque le rayon de la gouttelette diminue.

Applications[modifier | modifier le code]

L'effet Gibbs-Thomson permet notamment d'expliquer le mûrissement d'Ostwald, qui consiste à décrire l'évolution d'une distribution de gouttelette (ou de nanoparticules) par la diffusion, dans un système en équilibre entre deux phases.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) J. W. Gibbs, « On the equilibrium of heterogeneous substances », Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences,‎ 1878
  2. (en) J. J. Thomson, Application of dynamics to Physics and Chemistry, London, Macmillan & Co,‎ 1888