ENPC Ecole des ponts
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Physico-chimie des états de la matière
Année scolaire 2020-2021
Créneau Sem 2
Prérequis

Connaissances de base en physique (structure moléculaire de la matière) et en mécanique (loi fondamentale de la dynamique - énergie potentielle) - Eléments de physique statistique (cf cours de l'ENPC)

Enseignant responsable Philippe COUSSOT
Equipe enseignante Olivier PITOIS, Emmanuel KEITA, Francesco BONACCI
Objectifs du module

Le comportement des matériaux qui nous entourent est extrêmement varié allant du gaz au solide, en passant par des fluides plus ou moins complexes. Les interactions mutuelles et l'organisation des constituants élémentaires de ces matériaux sont à l'origine de ces divers comportements. L'objectif de ce cours est de présenter les concepts et notions de base dans ce domaine. Il mettra l'accent sur la physique expérimentale plutôt que sur des développements mathématiques lourds, et fera référence à de nombreuses situations réelles.

 

La première moitié du cours est consacrée à la présentation de concepts généraux, notamment applicables aux corps purs, la seconde à des grandes classes de matériaux plus complexes (colloïdes, polymères). Un des objectifs essentiels est qu'au terme de ce cours les étudiants soient capables d'estimer, sur la base de calculs simples, l'impact de la structure des matériaux (éléments constitutifs et leurs interactions) sur leurs propriétés mécaniques ou sur certaines autres propriétés physiques.

 

Ce cours fournira des éléments utiles aux cours d'ouverture de 1ère année " matière molle ", " rhéologie de l'ingénieur ", " matériaux poreux ", et " caractérisation microstructurale et micromécanique de matériaux hétérogènes ". Plus généralement il donnera aux élèves des connaissances de base en vue de formations plus approfondies dans les domaines de la mécanique, des matériaux, des structures, de l'énergie, et de l'environnement.

 

 

Le contexte général et les notions importantes seront présentés sous forme de cours magistral, évoquant également des exemples d'applications traités ensuite en petite classe sous la forme d'exercices.

Programme du module

1) La matière dans tous ses états

 

Propriétés mécaniques de base et origines physiques : Elasticité - Plasticité - Viscosité

 

Grandes classes de matériaux

 

Structures des matériaux : corps purs, suspensions, alliages, mousses, émulsions, granulaires

 

Composants élémentaires et échelle de structure

 

2) Corps pur 1

 

Principales interactions - Forces de van der Waals - Agitation thermique

 

Les différents états - Changements de phase

 

L'état gazeux : Pression - Viscosité

 

L'état liquide : Structure - Viscosité

 

3) Corps pur 2

 

L'état solide : Structure cristalline - Défauts - Dislocations - Rupture

 

Comportement mécanique et liens avec les interactions locales

 

L'état vitreux : Structure - Propriétés

 

4) Interactions avec des surfaces

 

Adsorption - Tension de surface - Mouillage - Angle de contact

 

5) Colloïdes

 

Mouvement brownien - Diffusion - Sédimentation

 

Forces colloïdales : van der Waals, électrostatique, déplétion, adsorption de polymères

 

Stabilité - Régimes de concentration

 

Comportement mécanique

 

6) Polymères

 

Configuration : Longueur de persistance - Marche au hasard - Rayon de giration

 

Mise en solution : Energie libre - Régimes de concentration

 

Déformation d'une chaîne

 

Comportement mécanique d'un matériau polymère

Modalités

Cours en amphi (1h) suivi de TD (1h30)

Contrôle des connaissances - Règles de validation du module

examen écrit (2/3) + mini-projet (1/3) OU examen écrit seul (1/1)

Documents pédagogiques - Bibliographie

- transparents des cours en amphi + notes de cours

 

- ouvrage " rhéophysique - la matière dans tous ses états ", P. Coussot, edp sciences, 2012

Effectif maximal Effectif illimité
Département de rattachement Département de 1ère année
Nombre de crédits ECTS 1,5 crédit ECTS
Code 1PHCH
Dernière mise à jour  :  14/01/2020
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