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Dissertations / Theses on the topic 'Thermodynamique statistique'
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Billot, Marie-Hélène. "Dimension physique non entiere : une application a la thermodynamique statistique." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077270.
Full textAbstract:
La physique moderne rejette l'idee de trajectoire tout en conservant la notion de vitesse locale. L'objet de ce travail est de lever cette contradiction, ce qui est possible grace a de nouvelles notions de dimension et de vitesse. La premiere partie est consacree a l'etude de la notion de dimension non entiere. On rappelle les definitions mathematiques; en particulier, de la dimension de hausdorff. On examine quelques exemples d'utilisation en soulignant les difficultes et les limites d'application (notamment l'importance de l'echelle d'observation). Le chapitre suivant montre que la dimension n'est plus seulement geometrique, mais apparait comme une grandeur physique. On presente ensuite une generalisation de la notion de differentiabilite qui permet d'introduire une dimension locale et une vitesse locale qui conserve la meme forme que dans la definition classique. On peut alors calculer la longueur parcourue entre deux instants, laquelle generalise la encore une formule classique. Afin d'illustrer l'application de ces notions et les difficultes qui en resultent, nous avons choisi a titre d'exemple l'etude de l'agitation thermique d'un gaz de bosons simule numeriquement. On montre comment se transforment les formules theoriques lors de l'application physique. On obtient les longueurs et les vitesses corrigees par un facteur dimensionnel et, en exploitant l'hypothese de la dependance dimension-vitesse, les distributions theoriques et statistiques corrigees des longueurs et des vitesses des molecules du gaz
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Billot, Marie-Hélène. "Dimension physique non entière une application à la thermodynamique statistique /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37603005t.
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Chevereau, Guillaume. "Thermodynamique du positionnement des nucléosomes." Lyon, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010ENSL0588.
Full textAbstract:
Le nucléosome est un complexe de protéines qui autorise une meilleure organisation de l'ADN au sein du noyau. L'affinité du nucléosome pour l'ADN varie en fonction de la séquence ce qui altère certains mécanismes biologiques comme la régulation ou l'expression des gènes. La description du chapelet nucléosomal comme un fluide 1D de tiges rigides permet des prédictions excellentes sur les données de reconstitution (in vitro) de nucléosomes. Les différences observées avec le chapelet réel sont interprétées par l'action de facteurs extérieurs au nombre desquels on peut compter : les facteurs de transcription, le remodelage et les chaperonnes. Deux aspects apparaissent essentiels : le positionnement intrinsèque dû à la séquence et le positionnement statistique issu de l'interaction des nucléosomes avec des obstacles. Les conséquences biologiques sont notables : la forme de la chromatine à l'intérieur des gènes et au niveau du promoteur influence la régulation de l'expressionThe nucleosome is a eukaryotic protein complex whose main role is to organise the DNA inside the nucleus. The affinity of the DNA for the nucleosome depends on the sequence so that essential biological mechanisms such as gene regulation and expression are affected. Modeling the nucleosomal array as a 1D fluid of hard rods yields excellent predictions for in vitro reconstitution data. The discrepencies observed in vivo are interpreted by the action of external factors such as remodellers, transcription factors and haperones. We investigate the intrinsic positioning induced by the sequence as well as the statistical positioning induced by nucleosomes interaction with boundary elements in the energetic profile in which they are set. The nucleosomal array induced by these elements had some biological consequences since the chromatin conformation inside genes and at the promoter influences gene expression
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Snoeijer, Jacobus Hendrikus. "Statistics of force networks in granular media /." s. l. : s. n, 2003. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb39298967h.
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Kezic, Bernarda. "Analyse statistique et thermodynamique de la micro-structure dans les émulsions moléculaires." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066749.
Full textAbstract:
Aqueous mixtures differ from mixtures of simple liquids from the fact that water molecules tend to self-associate preferentially due to the hydrogen bonding interaction, hence segregating solute molecules, without however leading to macroscopic phase separation. Even simple mixtures such as water with methanol exhibit such local order. The resulting micro-heterogeneity (MH) appear then as distinct from concentration fluctuations (CF), which play an important role in the stability of mixtures. By establishing a correspondence between micro-emulsions and these mixtures that we name as “molecular emulsions”, from the small wave number form of the Ornstein-Zernike theory, we demonstrate how certain difficulties intrinsic to molecular simulations can be avoided by accounting for the long-range form of the correlations. Similarly, by introducing bridge functions which we extract from simulation results of neat liquids, a better understanding of the behaviour of liquid state integral equation theories is achieved, which in particular help a better understanding of the difference between CF and MHLes mélanges aqueux diffèrent des mélanges des liquides simples, du fait que les molécules d'eau tendent à s'associer préférentiellement entre elles au travers de la liaison hydrogène, de ce fait ségréguant les molécules de soluté sans pour autant entraîner une démixtion macroscopique des mélanges. Même des mélanges aussi simples que l'eau avec le méthanol exhibent ce type d'ordre local. La micro-hétérogénéité (MH) résultante apparait ainsi comme étant distincte des fluctuations de concentration (CF) qui jouent un rôle important dans la stabilité des mélanges. En établissant la correspondance entre les micro-émulsions et ces mélanges que nous appelons « émulsions moléculaires » à partir de la théorie d'Ornstein-Zernike aux petits vecteurs d'onde, nous montrons comment certains problèmes intrinsèques aux simulations peuvent être résolus en recalculant les corrélations à longue portée. De même, l'introduction des fonctions bridges des corps purs extraits des simulations, permet de mieux comprendre le comportement des équations intégrales pour les mélanges, éclairant en particulier la distinction entre CF et MF
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Van, Duijvendijk Kristina. "Applications de la thermodynamique des histoires aux systèmes vitreux." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077250.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne les phénomènes dits Vitreux' dans lesquels la dynamique devient très lente soit à cause de contraintes cinétiques (comme dans les vrais verres), soit à cause de la présence de désordre gelé (comme dans les verres de spin). L'originalité de la thèse est d'aborder ces problèmes, qui ont suscité de très nombreux travaux théoriques, numériques et expérimentaux depuis plusieurs dizaines d'années, à travers le formalisme de la 'thermodynamique des histoires'. C'est un formalisme très élégant qui veut définir les principes de base de la physique statistique hors équilibre par analogie avec les principes de Boltzmann-Cibbs pour la physique statistique d'équilibre : alors que le thermodynamique d'équilibre est basée sur la notion d'entropie et d'énergie libre qui peuvent être considérées comme des fonctions de grandes déviations pour des systèmes contenant un grand nombre de degrés de liberté, la thermodynamique des histoires est basée sur les fonctions de grandes déviations qui caractérisent la dynamique sur des grandes échelles de temps. Cette thèse donne une description purement dynamique de l'état vitreux pour différents systèmes à dynamique vitreuse tels que les modèles cinétiquement contraints, les modèles de pièges et à énergies aléatoires et un modèle à p-spins avec p égal 2. On y montre en particulier que l'état vitreux est une conséquence de la coexistence entre plusieurs régimes dynamiques suivis par ces systèmesThis thesis concerns systems called “glassy” since their dynamics becomes very slow either because of kinetic constraints (like in the true glasses) or because of quenched disorder (like in the spin glasses). The originality of this thesis lies in tackling these problems, which were the object of several theoretical, numerical and experimental works during the last decade, through the 'thermodynarnics formalism of histories'. It's a very elegant formalism which attempts to define the basic principles of out of equilibrium statistical physics by analogy with the Botzmann-Gibbs principles for equilibrium statistical physics : while equilibrium thermodynamics is based on the notion of entropy and free energy which can be considered as large deviation functions for Systems containing a great number of degrees of freedom, thermodynamics of histories is based on large deviation functions characterising dynamics over large time I scales. This thesis gives a purely dynamical description of the glassy state for several Systems having glassy dynamics such as kinetically constrained models, trap and random energy models and for a p-spin model with p equal 2. Actually we find that the glassy state is a consequence of the cohexistence between several dynamical régimes followed by these Systems
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Beauvais, Christèle. "Effet de l'eau sur les propriétés d'adsorption d'un solide nanoporeux : étude par simulation moléculaire de la zéolithe faujasite." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112129.
Full textAbstract:
Mon travail se situe dans le cadre général de la modélisation de la physisorption de fluides moléculaires, tels que l'eau, dans les zéolithes et autres matériaux nanoporeux. Les propriétés d'adsorption dans les zéolithes faujasites (aluminosilicates microporeux) sont intimement liées à la localisation des cations extra-charpente et à leur accessibilité à d'autres molécules. Aussi, j'ai étudié la distribution des cations sodium dans la faujasite anhydre, pour tous les rapports Si/Al. J'ai repris ensuite cette étude pour une faujasite hydratée, en mettant en évidence la redistribution des cations lors de l'adsorption d'eau. Le même phénomène est observé en présence de molécules de xylène adsorbées dans les pores, mais pour un taux d'hydratation beaucoup plus faible. J'ai également calculé, et comparé aux résultats expérimentaux, les isothermes d'adsorption d'eau et les chaleurs d'adsorption. J'ai testé la sensibilité de nos résultats vis-à-vis de petites modifications du potentiel utilisé pour l'eau. Enfin, j'ai étudié l'adsorption des isomères para et meta du xylène par une faujasite NaY, anhydre puis hydratée. J'ai mis en évidence l'influence de la présence d'eau sur les propriétés d'adsorption sélective de la faujasite NaY vis-à-vis de ces isomères. Ainsi, nous avons pu voir au cours de cette thèse que les problèmes posés par la mobilité des cations, et par la présence d'eau, sont complexes, mais il est essentiel de les intégrer dans l'étude de tout matériau nanoporeux. Les méthodes que j'ai développées ici, notamment le "Parallel Tempering", sont généralisables à tout couple adsorbant/adsorbatThis work deals with the properties of water confined in the nanometer-scale channels and pores of zeolites and other inorganic open framework materials. Adsorption properties in zeolites are closely related to the location of nonframework cations and to their accessibility to adsorbed molecules. I report a molecular simulation study of water and aromatics adsorption in zeolite sodium faujasite NaY and NaX. We use a recently developed Monte Carlo simulation method that enables the nonframework cation distribution to change upon water adsorption. The location of extraframework cations in anhydrous faujasite have been elucidated for all Si:Al ratio. In the case of hydrated faujasite, cation redistribution is observed upon water adsorption. The same phenomenon is observed in presence of adsorbed xylene molecules in the framework. A very small amount of water (some 5% weight) leads to the observed cation redistribution. There is another consequence of the presence of water, that is a change by a factor of 4 in the adsorption selectivity of NaY in favour of p-xylene, when a mixture of m and p-xylene are exposed to the zeolite sample. Water adsorption isotherms and heats of adsorption have been calculated and compared to available experimental data. The sensibility of the results to little changes of the intermolecular potential model has also been studied. The issue addressed in the present work is the effect of small amount of water on the separation processes involving hydrocarbon mixtures. The molecular simulation tools developed in this work, such as the " parallel tempering " method can, in principle, be extended to any type of guest-host systems
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Guigue, Jean-Philippe. "Etude thermodynamique des mélanges de type alcool + cycloalcane + hydrocarbure aromatique + n-alcanone : prévision des propriétés d'excès et des lignes d'équilibre entre phases par le modèle DISpersif QUAsi Chimique (DISQUAC)." Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11017.
Full textAbstract:
Les fonctions thermodynamiques d'exces des melanges liquides de type alcool+cycloalcane, +hydrocarbure aromatique, +2-alcanone ont ete examinees sur la base du modele previsionnel disquac qui fait intervenir des interactions entre groupes par leur surface de contact. L'application de ce modele necessite la connaissance d'un petit nombre de donnees experimentales (la calorimetrie a conduction de chaleur et flux de reactif nous a permis de determiner, a 298. 15 k, les enthalpies molaires d'exces d'une vingtaine de systemes) et l'estimation de coefficients energetiques d'interechange. Les previsions concernant l'evolution des fonctions h#e et g#e avec la composition des melanges, la temperature et la longueur de la chaine alcanique, les diagrammes d'equilibre des phases liquide-vapeur et liquide-liquide sont en tres bon accord avec les resultats experimentaux pour l'ensemble des systemes etudies
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Benedito, Manon. "Mécanique statistique et thermodynamique des systèmes avec transitions conformationnelles : applications aux macromolécules biologiques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0015.
Full textAbstract:
Le comportement thermoélastique des macromolécules biologiques, telles que l’ADN et les protéines, est abordé dans un vaste champ d'études, aux nombreuses applications théoriques et pratiques. La modélisation mathématique de la réponse des macromolécules à la déformation et aux fluctuations thermiques permet de tester la validité de la mécanique statistique des petits systèmes, grâce à la comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus par la spectroscopie de force, qui fournit des informations sur les réponses statiques et dynamiques induites par les forces appliquées. Ces analyses sont encore plus importantes pour les macromolécules bistables présentant des transitions conformationnelles, correspondant à des processus de pliage/dépliage entre deux positions stables. Pour obtenir analytiquement la réponse force-déformation d’une chaîne composée d’unités bistables, il est nécessaire de calculer les fonctions de partition, essentielles en mécanique statistique. Ainsi, l’énergie potentielle bistable est décomposée en deux paraboles, correspondant l’une et l’autre aux états plié et déplié et identifiées grâce à la technique des variables de spin, utilisée tout au long du manuscrit. La première partie de cette thèse concerne l’extensibilité des liens entre les unités bistables d’une chaîne. La seconde partie permet, quant à elle, de considérer les interactions entre les unités bistables d’une chaîne, grâce au modèle d’Ising. Dans la troisième partie, il est question de l’hétérogénéité, paramètre important pour déterminer la séquence de dépliage dans le repliement des protéines. Enfin, dans la dernière partie, la dynamique de la déformation est décriteThe thermo-elastic behaviour of biological macromolecules, such as DNA and proteins, is addressed in a wide field of studies, with plenty of theoretical and practical applications. Mathematical modelling of the macromolecules’ response to deformation and to thermal fluctuations allows the validation of the statistical mechanics of small systems, through the comparison with experimental results obtained by force spectroscopy, thus providing information on the static and dynamic responses induced by applied forces. These analyses are even more important for bistable macromolecules with conformational transitions, corresponding to folding/unfolding processes between two stable positions. In order to obtain analytically the force-deformation response of a chain composed of bistable units, it is necessary to calculate the partition functions, which are essential objects of the statistical mechanics. Thus, the bistable potential energy is decomposed into two parabolas, both corresponding to the folded and unfolded states and identified using the spin variables technique, largely used throughout the manuscript. The first part of this thesis concerns the extensibility of the bonds between the bistable units of a chain. The second part allows us to consider the interactions between the bistable units of a chain, thanks to the Ising model. The third part deals with heterogeneity, an important parameter to determine the unfolding sequence in proteins unfolding. Finally, in the last part, the dynamics of deformation is described
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Herbert, Corentin. "Applications de la mécanique statistique à la modélisation du climat : thermodynamique et dynamique de l'atmosphère." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066661.
Full textAbstract:
Les outils classiques de la modélisation du climat s'appuient sur l'intégration numérique des équations de la dynamique, avec une résolution spatiale et temporelle aussi fine que possible. Dans cette thèse, nous avons développé des méthodes complémentaires, qui visent à calculer directement l'état final au niveau macroscopique, en s'affranchissant des détails de la dynamique microscopique. Deux approches principales ont été dégagées. D'une part, on formule un problème variationnel thermodynamique qui permet d'obtenir directement un champ de température à l'équilibre en prenant en compte le transport d'énergie par l'atmosphère et l'océan de manière implicite, mais sans paramétrisation empirique. Les extensions de ce principe permettant de prendre en compte des rétroactions climatiques, un cycle saisonnier, ou la convection verticale, sont discutées. L'accent est mis sur les possibles utilisations pour l'étude des paléoclimats. D'autre part, on applique les principes généraux de la mécanique statistique à l'écoulement atmosphérique. En raison de la nature turbulente de l'écoulement, la vorticité à petite échelle est mélangée tandis que des structures apparaissent à grande échelle. Ces structures peuvent être calculées en choisissant une distribution de probabilité pour la vorticité microscopique. On en déduit une classification des états d'équilibre d'un modèle simple de la circulation générale, qui dépend seulement de quelques quantités conservéesIn climate modeling, the standard tools build upon numerical integration of the equations of motion, with an ever decreasing spatial and temporal resolution. In this thesis, alternative methods are developed, which aim at calculating directly the final state of the system at the macroscopic level, without knowing the details of the microscopic dynamics. Two major approaches are presented. In a first step, a thermodynamic variational problem is formulated, which provides directly a stationary temperature field, taking into account the transport of energy by the atmosphere and the oceans in an implicit way, without any empirical parameterization. This principle can be extended to take into account climate feedbacks, the seasonal cycle or convection. The emphasize is on the prospective use for paleoclimate studies. In a second part, the general principles of equilibrium statistical mechanics are applied to the atmospheric flow. Because of the turbulent nature of the flow, small-scale vorticity is mixed while large-scale structures appear. These structures can be calculated by choosing a probability distribution for small-scale vorticity. From there, a classification of the equilibrium states of a simple model of the general circulation of the atmosphere is built, depending only on a few conserved quantities
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Lagache, Marie. "La simulation de Monte-Carlo et l'industrie pétrolière : développement de potentiel pour les composés organomercurés : calcul de grandeurs thermodynamiques dérivées de gaz à condensat." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112049.
Full textAbstract:
L'étude des propriétés d'équilibre de phases de mélanges moléculaires tels que les hydrocarbures par simulation moléculaire est intéressante à plus d'un titre. Elle permet notamment de modéliser des fluides d'intérêts pétrolier et gazier et de fournir des données à l'industrie dans un domaine de température et de pression difficilement accessible par l'expérience ou lorsqu'il s'agit de composés toxiques où les expériences sont difficiles à réaliser. La détermination et l'utilisation de modèles numériques réalistes et prédictifs pour des systèmes réels restent aujourd'hui des problèmes encore non résolus. Outre les questions de potentiel d'interaction intermoléculaire, l'obtention d'une bonne statistique sur ces systèmes comprenant de nombreux degrés de libertés est très délicate. Ce travail de recherche s'est concentré dans trois directions. La première partie concerne la prédiction de propriétés d'équilibre de phase, par simulation moléculaire de Monte Carlo, de composés particulièrement toxiques présents à l'état de traces dans certains gaz naturels: les composés organomercurés. Sa mise en œuvre passe par le développement d'un potentiel intermoléculaire adapté à ces composés pour ensuite établir des diagrammes d'équilibre liquide-vapeur comme celui du mélange diméthylmercure-pentane. La deuxième partie du travail consiste à calculer les dérivées secondes du potentiel thermodynamique et plus particulièrement le coefficient de Joule-Thomson. Pour obtenir ces propriétés thermodynamiques dérivées, une méthode de calcul direct de ces grandeurs à partir de fluctuations statistiques de données microscopiques a été mise au point. Appliquée aux corps purs puis à des gaz naturels, cette méthode montre de bons résultats. Enfin, la troisième partie de ce travail concerne le calcul préliminaire de certaines grandeurs thermodynamiques, le but étant de reproduire qualitativement et quantitativement leur divergence au voisinage du point critiquePrediction by molecular simulations is planned to be a serious complement to experimental measurements. Indeed, the study of equilibrium properties of molecular mixtures, such as hydrocarbons, by molecular simulation enables to model fluids of petroleum and gas relevance and to give data to the industry especially when the desired range of temperature and pressure is not easy to access by experimental processes and when toxic compounds are studied. The determination and the use of realistic and predictive numerical models for real systems remain today an unsolved problem. Besides the question of intermolecular interaction potential, the achieving of a good statistic on these systems containing a lot of degrees of freedom is very delicate. This research work is concentrated on three directions. The first part is devoted to the prediction of phase equilibrium properties, by Monte Carlo simulation, of toxic compounds that are present in some natural gases : the organomercury compounds. Its implementation go through the development of a realistic intermolecular force field in order to determine liquid vapour diagrams for mixtures. The second part consists in calculating second order derivatives of the thermodynamic potential and particularly the Joule-Thomson coefficient. To obtain these thermodynamic derivatives properties, a method based on statistical fluctuations of microscopic quantities have been developed. This method was applied to pure molecular fluids and natural gas and leads to good agreement with available experimental data. Finally, the last part of the work is devoted to the prediction of these properties near the critical point in order to reveal their critical divergence qualitatively and quantitatively
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Adjanor, Gilles. "Modélisation thermodynamique des verres nucléaires : coexistence entre phases amorphes." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112285.
Full textAbstract:
L'étude de la stabilité vis-à-vis de la démixtion des verres borosilicatés d'intérêt pour le nucléaire nécessite le calcul des enthalpies libres des phases en présence et des phases formées. Or, en simulation, avec les moyens de calcul actuels, l'échantillonnage direct des états d'un système vitreux suivant une statistique d'ensemble n'est pas ergodique et les moyennes estimées ne sont pas fiables. Notre approche consiste à effectuer, à une vitesse de refroidissement imposée, des trempes, c'est-à-dire une série de chemins reliant des états du liquide à des états de verre, et à prendre en compte dans les moyennes d'ensemble les probabilités de générer les chemins aboutissant aux différents états amorphes. En faisant de la sorte, nous introduisons un formalisme d'ensemble de chemins et calculons une énergie libre de Landau associée à un métabassin amorphe. Cette méthode a été validée en cartographiant de manière précise le paysage d'énergie libre d'un amas vitreux modèle de 38 atomes. Nous l'avons ensuite appliquée au calcul de l'enthalpie libre d'alliages amorphes binaires de Lennard-Jones, ce qui nous a permis de vérifier la corrélation entre les tendances à l'ordre ou à la démixtion observées et les courbes enthalpies libres calculées. Nous avons finalement estimé la force motrice à la démixtion pour un verre nucléaire très simplifié, constitué de trois oxydes et modélisé par un potentiel de Born-Mayer-Huggins comportant un terme à trois corps. Et nous avons comparé les grandeurs calculées aux données expérimentales disponiblesInvestigating the stability of borosilicate glasses used in the nuclear industry with respect to phase separation requires to estimate the Gibbs free energies of the various phases appearing in the material. In simulation, using current computational resources, a direct state-sampling of a glassy system with respect to its ensemble statistics is not ergodic and the estimated ensemble averages are not reliable. Our approach consists in generating, at a given cooling rate, a serie of quenches, or paths connecting states of the liquid to states of the glass, and then in taking into account the probability to generate the paths leading to the different glassy states in ensembles averages. In this way, we introduce a path ensemble formalism and calculate a Landau free energy associated to a glassy metabasin. This method was validated by accurately mapping the free energy landscape of a 38-atom glassy cluster. We then applied this approach to the calculation of the Gibbs free energies of binary amorphous Lennard-Jones alloys, and checked the correlation between the observed tendencies to order or to phase separate and the computed Gibbs free energies. We finally computed the driving force to phase separation in a simplified three-oxide nuclear glass modeled by a Born-Mayer-Huggins potential that includes a three-body term, and we compared the estimated quantities to the available experimental data
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JACQUOT, PAGOT VIRGINIE. "Thermodynamique des yba#2cu#3o#z : determination experimentale de g(o#2) et h(o#2). interpretation au moyen de modeles de thermodynamique statistique." Paris 11, 1997. http://www.theses.fr/1997PA112278.
Full textAbstract:
Ce travail consiste en une etude thermodynamique experimentale et theorique des oxydes non stchiometriques yba#2cu#3o#z. Nous avons determine experimentalement les grandeurs relatives molaires partielles de l'oxygene, g(o#2) et h(o#2), respectivement par thermogravimetrie et microcalorimetrie. Par rapport a d'anciennes experiences realisees au laboratoire, nous avons ameliore le dispositif experimental en couplant le calorimetre et la thermobalance et en automatisant les etalonnages microcalorimetriques pour determiner h(o#2) avec une meilleure precision. D'autre part, des traitements thermiques appropries ont permis d'obtenir des echantillons de grande purete. Nous avons egalement verifie la coherence de nos resultats en realisant des experiences complementaires (isobares et isothermes). Les resultats obtenus, differents des precedents, ont ete interpretes en thermodynamique statistique, dans le cadre d'un modele d'ising sur reseau carre a trois interactions de paires entre premiers et seconds voisins (asynnni). Pour ce faire, nous avons utilise la simulation monte carlo et la methode de variation des amas (cvm). Le modele original a ete modifie de facon a prendre en compte un effet neglige habituellement : l'insertion d'un atome d'oxygene s'accompagne de la formation de deux trous electroniques qui peuvent soit modifier la valence des atomes de cuivre voisins, soit etre delocalises dans une bande o#2#p etroite. Ceci donne naissance a deux termes entropiques supplementaires. De plus, nous avons distingue differentes energies de sites pour l'insertion de l'oxygene suivant ces divers processus. Ces modifications permettent d'obtenir un bon accord aussi bien pour g(o#2) et h(o#2) que pour le diagramme de phases.
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Jam, Arnaud. "Paramétrisation de la couche limite : du modèle des thermiques au modèle statistique de nuage." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066672.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer la représentation des couches limites convectives nuageuses dans les modèles de climat et en particulier, de développer un modèle statistique de nuage. Pour cela, nous sommes partis du « modèle du thermique »: dans ce modèle, les panaches ascendants sont représentés par un unique panache d'air ascendant alimentés latéralement par de l'air entraîné depuis l'environnement et détraînent une partie de leur air dans l'environnement. Le développement d'une nouvelle paramétrisation des taux de mélange a pu être fait grâce à l'utilisation de traceurs passifs émis en surface dans les simulations explicites 3D à haute résolution. Cette paramétrisation est ensuite testée dans une version unicolonne du modèle de climat LMDZ sur des cas de convection peu profonde et évaluée à partir de simulations haute résolution. Le modèle du thermique est ensuite couplé à un schéma statistique de nuage basé une distribution sous-maille bi-Gaussienne du déficit à saturation. L'échantillonnage conditionnel de simulations hautes résolutions permet d'attribuer un des modes de la bi-Gaussienne à l'air transporté par les thermiques et le second à l'air environnant et de valider ainsi la paramétrisation des moments d'ordre 1 de la distribution en fonction des variables thermodynamiques calculées dans le modèle des thermiques. Certaines des paramétrisations évoquées ont été intégrées dans la nouvelle version 3D de LMDZ, utilisée depuis pour effectuer des simulations climatiques dont l'analyse des résultats servira de base au prochain rapport du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat (GIEC)The main objective of this work is to improve the representation of the cloudy convective boundary layers in General Circulation Models (GCM), and to develop a statistical cloud scheme. In this purpose, we start from the “thermal plume model”: in this scheme, ascending plumes or thermals are represented by a unique mean buoyant plume, entraining air from environment or detraining air to environment. Thanks to high resolution simulations of the boundary layer, a new parameterization of mixing rates was developed. Based on passive tracer, emitted on the surface in explicit simulations, a conditional sampling allows us to discriminate buoyant plumes from their environment and leads to various hypothesis at the basis of a new parameterization, which is implemented in an 1D configuration of GCM and evaluated against observations and high resolutions simulations on cases of shallow convection. Next, thermal plume model is coupled with a statistical cloud scheme based on a bi-Gaussian sub-grid distribution of the saturation deficit. Thanks to the tracer-based conditional sampling of high resolution simulations, we demonstrate that one mode corresponds to plumes of buoyant air arising from the surface, and the second to their environment. The standard deviations of the two Gaussian modes are parameterized starting from thermodynamic variables given by the thermal plume model. Some of these parameterizations (mixing rates, statistical cloud scheme) were implemented in a new 3D version of LMDZ, since used to run simulations which results will be used as a base for the next IPPC (Intergovernmental Panel on Climate Change) report
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Lagrange, Silvère. "Relaxation d’ondes optiques non-linéaires : thermalisation d’ondes incohérentes et attraction de polarisation." Dijon, 2007. http://www.theses.fr/2007DIJOS055.
Full textAbstract:
La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la thermalisation d'ondes incohérentes. Grâce à des arguments thermodynamiques, la théorie cinétique de la turbulence faible permet d'interpréter un nouveau processus de verrouillage de vitesses de groupe lors de l'interaction d'ondes optiques incohérentes se propageant dans des milieux à non linéarité cubique ou quadratique. La deuxième partie de cette thèse concerne la généralisation de l'attraction de polarisation dans les fibres optiques isotropes. L'étude de la relaxation de la dynamique spatio-temporelle vers un état stationnaire caractéristique met en évidence l'existence et le rôle de tores singuliers dans l'espace des phases pour la dynamique du systèmeThe first part of this thesis is devoted to the study of the thermalization of incoherent waves. Using thermodynamic arguments, the kinetic theory of weak turbulence provides a description of a new process of velocity locking for the interaction of incoherent optical waves propagating in cubic or quadratic nonlinear media. The second part of this thesis concerns the generalization of the polarisation attraction in isotropic optical fibers. The study of the relaxation of the spatio-temporal dynamics towards a specific equilibrium state reveals the existence and the role of singular tori in phase space for the dynamics of the system. Mé angl
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Issa, Ahmad. "Réalisation assistée par laser d'alliage de surface base aluminium ou cuivre : aspects mécanique, physique, thermodynamique et statistique." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0069.
Full textAbstract:
Nous nous sommes intéressés à la réalisation d'alliages de surface, par irradiation à l'aide d'un laser CO2 d'échantillons constitués : -soit d'un substrat base aluminium, et d'un dépôt de 30 à 200 microns de nickel ou d'un dépôt d'alliage base cobalt ; le but est l'amélioration des propriétés mécaniques et tribologiques de la surface, soit d'un substrat base cuivre et d'un double dépôt de nickel (20-30 microns) et de chrome (1-5 microns) ; dans ce cas la finalité recherchée est 1'accroissement des propriétés mécaniques et physico-chimiques, c 'est-à-dire la résistance à la corrosion. Le principe adopté consiste à porter la surface de l'échantillon au-delà du point de fusion, pour provoquer l’inter diffusion, en phase liquide, des différents éléments chimiques en présence. Après une phase d'optimisation des paramètres expérimentaux, des alliages de surface sains et homogènes sont obtenus, puis caractérisés ; une corrélation est établie entre la microstructure et les propriétés mécaniques ou physico-chimiques. En parallèle, nous avons développé un modèle de transfert thermique dans les échantillons bi-couches. Trois types de paramètres entrent en jeu, liés au faisceau laser lui-même, à l'interaction laser-matériau et matériau proprement dit (propriétés thermiques et physicochimiques). Une comparaison avec lesrésultats expêr1mentaux permet de valider ce modèle, semi-quantitativementThe present work deals with surface alloying, by using continuous C02 laser irradiation on and two different kinds of samples : - either an aluminium base alloy, with a 20-300 micrometers thick nickel coating (or a cobalt base coating) ; in this case, the purpose is to improve mechanical and tribological properties of the surface. - or a copper base alloy with a double coating : nickel (10-30 microns) and chrimium (1-5 microns). Enhancement of bath mechanical and physico-chemical properties is expected. Laser surface alloying is achieved by heating the surface of the sample up to the melting temperature and then to induce inter diffusion, in liquid phase of the different chemical elements. After an optimization of the laser processing conditions, sound homogeneous surface alloys are obtained and then analysed. A correlation is established between microstructure and properties (mechanical properties and corrosion resistance). In addition, a thermal transfer model is developed for multilayer samples. Three different types of parameters are introduced : laser source features, laser-material interaction characteristics and properties of materials. Comparison with experimental results shows a good semi-quantitative agreement
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Qiao, Chongzhi. "Theoretical study of fluid adsorption in porous materials." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEN051/document.
Full textAbstract:
Les matériaux poreux ont une importance stratégique en génie chimique, par exemple en capturant les gaz à effet de serre, la séparation et la purification, les catalyseurs et la conception de capteurs. En raison de la diversité des matériaux poreux et des propriétés thermodynamiques des fluides confinés affectés par autant de matériaux et de propriétés des fluides, les méthodes classiques de la mécanique statistique sont encore étudiées au cas par cas, ce qui rend difficile l’offre des variables de contrôle. de fluide confiné ni pour fournir un motif régulier de fluide confiné. L'élaboration de théories thermodynamiques ou des lois d'échelle universelles permettant de décrire avec précision les fluides confinés devient de plus en plus importante. Cette thèse étudie la relation entre le fluide confiné et le fluide en vrac correspondant, les propriétés interfaciales des fluides sur une surface courbe, l'équation d'état générale des fluides confinés et l'effet de trempe.Une relation de mise à l'échelle générale relie le fluide confiné et le fluide en vrac. Cette relation d'échelle montre que la différence de propriétés thermodynamiques entre un fluide confiné et un fluide en vrac peut être décrite uniquement par la porosité, la quantité d'adsorption en excès et la pression du système en vrac équilibré. La relation intrinsèque entre la relation d’échelle et la théorie d’adsorption de Gibbs est également révélée. En combinant le SPT et la thermodynamique morphologique, nous avons d'abord proposé un SPT augmenté pour explorer les propriétés interfaciales des fluides sur une surface incurvée. En introduisant un terme de courbure d'ordre supérieur, une nouvelle équation d'état offrant une expression plus précise de la tension interfaciale d'un fluide sur une surface sphérique est obtenue. Pour construire une équation d'état générale pour des fluides confinés et explorer les variables de contrôle des fluides confinés, en combinant thermodynamique morphologique et SPT, nous avons introduit la première équation d'état pour un fluide confiné, sans rapport avec le modèle de matériau poreux. Dans cette équation d'état, quatre propriétés géométriques du matériau poreux, à savoir la porosité, l'aire de l'interface solide-fluide, la courbure moyenne et la courbure gaussienne, sont considérées comme des variables de contrôle. Les variables indépendantes sont le potentiel chimique et la température. Les résultats de cette équation d'état concordent parfaitement avec la simulation moléculaire. L'effet de confinement est lié à son potentiel chimique. Nous avons d’abord étudié l’influence des conditions confinées sur le potentiel chimique des fluides. Les résultats montrent qu’une augmentation du potentiel chimique, ce qui signifie que l’augmentation de la résistance des fluides dans les matériaux poreux peut être obtenue en réduisant la porosité, en augmentant la densité du fluide ou en augmentant la surface d’interface solide-liquidePorous materials have strategically important in chemical engineering, e.g., capturing Greenhouse gas, separation and purification, catalysts, and design of sensors. Due to the variety of porous materials, and thermodynamic properties of confined fluid are affected by so many materials and fluid properties, studies of classical statistical mechanic methods are still on a case-by-case way, which is hard to offer neither the control variables of confined fluid nor to provide a regular pattern of confined fluid. The development of thermodynamic theories or the universal scaling laws that can accurately describe confined fluids becomes more and more important. This thesis investigates the relation between confined fluid and the corresponding bulk fluid, interfacial properties of fluids at a curved surface, the general equation of state for confined fluids, and quench effect.With the help of scaled particle theory (SPT) and molecular simulation, a general scaling relation that connects the confined fluid and bulk fluid is found. This scaling relation shows that the difference of thermodynamics properties between confined fluid and bulk fluid can be described by only porosity, excess adsorption amount, and the pressure of equilibrated bulk system. The intrinsic relation between scaling relation and Gibbs adsorption theory is also revealed. By combining SPT and morphological thermodynamics, we first proposed an augmented SPT to explore the interfacial properties of fluids at a curved surface. By introducing a higher order curvature term, a new equation of state which offers a more accurate expression of the interfacial tension of fluid at a spherical surface is derived. To construct a general equation of state for confined fluids and explore the control variables of confined fluids, by combining morphological thermodynamic and SPT, we introduced the first equation of state for confined fluid which is irrelevant to the model of porous material. In this equation of state, four geometric properties of porous material, i.e., the porosity, the area of solid-fluid interface, integrate mean and Gaussian curvature are considered as control variables. Independent variables are chemical potential and temperature. Results from this equation of state have a great agreement with molecular simulation in a wide range. The confinement effect is related to its chemical potential. We first studied the influence of confined conditions on the chemical potential of fluids. Results show that an increase on chemical potential, which means the increase of resistance of fluids into porous materials can be led by reducing the porosity, or increasing the fluid density, or increasing the area of solid-liquid interface
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Inchekel, Radia. "Développement d'une équation d'état applicable aux systèmes d'électrolytes eau-alcool-sels-hydrocarbures." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004399.
Full textAbstract:
Les électrolytes changent considérablement les solubilités mutuelles des mélanges eau-hydrocarbures et la représentation des propriétés thermodynamiques devient alors plus délicate. Les modèles d'équilibre de phases qui sont capables de décrire de tels mélanges sont habituellement de type hétérogène. La thèse proposée ici utilise des méthodes issues de la thermodynamique statistique pour développer une équation d'état, permettant de tenir compte des différentes interactions existantes (non-électrolyte, électrolyte). Nous avons utilisé une équation de type CPA (Cubic Plus Association) que nous avons combinée avec des termes spécifiques aux ions: MSA (Mean Spherical Approximation), le terme de Born et le terme de solvatation de Planche et Renon (SR2). La première partie de ce travail a été réalisée pour tester la capacité du modèle (CPA-E) à représenter les propriétés thermodynamiques (densité, coefficient d'activité et coefficient osmotique) de solutions électrolytiques simples tels que des solutions aqueuses de NaCI et de CaClz. Il a été ensuite, étendu en température, ainsi qu'à d'autres sels. Après cela, nous avons étudié les mélanges ternaires (eau-hydrocarbure-sel, eau-hydrocarbure-méthanol, eau-méthanol-sel), l'objectif étant de pouvoir traiter un système complet: eau-hydrocarbure-méthanol-sels.
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Faussurier, Gérald. "Traitement statistique des proprietes spectrales des plasmas a l'equilibre thermodynamique local dans le cadre du modele hydrogenique ecrante." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0010.
Full textAbstract:
Un nouveau modele hydrogenique ecrante dependant des deux nombres quantique principal n et orbital l ainsi qu'une methode de calcul des forces d'oscillateur lie-lie et lie-libre rapide et originale sont presentes. On montre que ce modele, combine avec la notion d'atome moyen, est thermodynamiquement consistant. Une nouvelle technique d'estimation de la composition ionique d'un plasma a l'etl, applicable a un modele quelconque d'atome moyen, est proposee. Des methodes de physique statistique classique, incluant l'eclatement en etats de charge entiere, sont presentees pour ameliorer les opacites spectrales a l'etl. Le formalisme est teste par comparaison avec des resultats theoriques et experimentaux publies dans la litterature
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Faussurier, Gérald. "Traitement statistique des propriétés spectrales des plasmas à l'équilibre thermodynamique local dans le cadre du modèle hydrogénique écranté /." Gif-sur-Yvette : Direction de l'information scientifique et technique, CEA Saclay, 1996. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb361624068.
Full text
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Worrakitpoonpon, Tirawut. "Relaxation of isolated self-gravitating systems in one and three dimensions." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066190.
Full textAbstract:
La gravité newtonienne joue un rôle essentiel dans l'évolution des objets célestes dans l'univers, mais la compréhension des systèmes gérés par celle-ci reste encore limitée. Dans cette thèse nous présentons une étude théorique de la dynamique des systèmes auto-gravitants à une dimension et à trois dimensions. La question centrale que nous abordons, en utilisant extensivement des simulations numériques, est si la mécanique statistique décrit bien leur comportement. A une dimension nous proposons d'étudier principalement deux questions: la relaxation vers équilibre thermique et la relaxation violente vers des état dit ``quasi-stationnaire'' (QSS). La première question considère la relaxation vers un état correspondant à l'équilibre thermique dans l'ensemble micro-canonique ou canonique, où la solution analytique est connue. Nous introduisons des paramètres d'ordre adaptés qui permettent de mettre en évidence cette relaxation. Plus spécifiquement nous observons que le temps caractéristique de cette relaxation est corrélé avec les fluctuations dans l'état quasi-stationnaire et est linéairement proportionnel au nombre de particules, indépendamment de la condition initiale. La deuxième question concerne la relaxation violente à partir de conditions initiales variées, et une comparaison avec la théorie de relaxation violente de Lynden-Bell. Cette théorie décrit avec une bonne approximation les propriétés de ces états quasi-stationnaires proche de la limite ``dégénérée'' ou, plus généralement, quand la relaxation est ``calme''. L'échec de la théorie est corrélé à l'emergence de structure ``core-halo''. Pour terminer nous étudions les mêmes questions sur les systèmes à trois dimensions. Dans le cas général la théorie de Lynden-bell donne, en absence d'une boîte de confinement, une solution de masse infinie. Nous remarquons que la solution est peu sensible à la taille de la boîte proche de la limite dégénéré. Elle peut être comparée aux résultats de simulations numériques pour le cas (plus physique) où le système est ouvert. Dans ce cas nous observons, comme en une dimension, un bon accord avec la prévision théorique dans le régime proche de la limite dégénérée ou autrement l'apparition de structure ``core-halo''
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Gadzuric, Slobodan G. "Etude expérimentale des propriétés thermodynamiques, de transport et structurales de systèmes de bromures de lanthanidesPrédiction par méthodes statistiques de data mining." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX11017.
Full textAbstract:
Les systèmes fondus formés par les bromures alcalins et les bromures de lanthanide sont l'objet de la première partie de ce travail. Cette recherche systématique a porté sur les mélanges à base de EuBr2, dans lequel l'europium est à l'état +2, la quasi-totalité des composés de lanthanides étant trivalents. Les diagrammes de phase, la capacité calorifique de composées stoechiométriques caractéristiques, l'enthalpie de mélange du liquide ont été mesurés pour tous les systèmes avec EuBr2 et CeBr3. La conductivité électrique a été mesurée pour tous les mélanges de bromures alcalins avec LaBr3, NdBr3 et EuBr2. Par ailleurs, la seconde partie de ce travail est consacrée à l'analyse et au traitement mathématiques de données générales sur les sels fondus. Deux techniques statistiques (PLS, PCA) et une analyse en termes de variables multiples ont été utilisées. L'évaluation de certaines fonctions thermodynamiques ( ∆Hform, ∆Gform) a été possible pour une série de 14 halogénures de lanthanidesPhase diagrams of 8 systems were determined (CeBr3-MBr and EuBr2-MBr, M=Li, Na, K, Rb), heat capacity of corresponding stoichometric compounds in the EuBr2-MBr and liquid mixing enthalpies of bromide europium(II) systems were measured. Raman spectra of pure EuBr2 and reflectance spectra of some lanthanide bromide – alkali bromide mixtures were performed. Electrical conductivity experiments were determined for all alkali bromide mixtures with LaBr3, NdBr3 and EuBr2. Using two mathematical techniques (Partial Least Square and Principal Component Analysis) by careful selection of thermodynamic properties for the set of lanthanide halides investigated in our laboratory, still unknown values of some basic thermodynamic functions (ΔHform and ΔGform) for the set of 14 different lanthanide halides were predicted with high accuracy
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Bennour, Fatima. "Contribution a l'etude thermodynamique des silicates liquides. Systeme : cs#2o-sio#2-na#2o." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11023.
Full textAbstract:
Cette etude porte sur les silicates liquides alcalins et plus particulierement sur le systeme na#2o-cs#2o-sio#2. La spectrometrie de masse couplee a une cellule d'effusion de knudsen, a permis d'obtenir l'enthalpie libre de melange du systeme ternaire na#2o-cs#2o-sio#2 a l'etat liquide (1573 k) et d'en deduire son enthalpie de formation. L'evolution des pentes de pression de vapeur des metaux alcalins laissait prevoir le diagramme de phases qui a pu etre determine par analyse thermique differentielle selon deux isoplettes na#2sio#3-cs#2sio#3-sio#3 et na#2sio#2o#5-cs#2si#2o#5. Au cours de cette etude deux composes definis ternaires, nacssi#2o#5 et nacssio#3 ont ete mis en evidence et l'enthalpie de fusion de nacssi#2o#5 a ete mesuree. Ce resultat montre que, meme pour des elements voisins conduisant a de faibles enthalpies de melange, il est delicat de prevoir, a partir d'information sur les systemes binaires, le comportement des melanges ternaires. Les resultats experimentaux montrent que le liquide auquel donne naissance le melange sio#2, na#2o et cs#2o est principalement stabilise par effet entropique (faible delta h et delta s#x#s important). Il est essentiellement du au terme configurationnel lie a l'effet alcalin mixte. Celui-ci est en outre mis en evidence par l'existence des composes definis nacssi#2o#5 et nacssio#3. L'interpretation de ce comportement a ete mene a bien par l'etablissement d'un modele statistique base sur celui de pelton. Il ameliore celui-ci etabli pour des systemes binaires en donnant une interpretation des parametres enthalpiques. L'extension aux melanges ternaires a ete faite. Elle fait ressortir l'importance de l'effet alcalin mixte
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Lutton, Jean-Luc. "Mécanique statistique et théorie des systèmes : utilisation de méthodes de mécanique statistique pour étudier des systèmes de télécommunication et traiter des problèmes de recherche opérationnelle." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112172.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'utiliser les concepts issus de la mécanique statistique pour étudier les problèmes d'ingénierie. Dans une première partie, nous analysons les performances de réseaux de connexion: réseaux de CLOS à 2k+1 étages. Nous montrons que ces réseaux, comme les systèmes physiques admettent une limite thermodynamique. Nous en déduisons alors, analytiquement, les valeurs de certaines grandeurs macroscopiques décrivant leurs divers modes de fonctionnement (systèmes avec perte des appels bloqués, avec réarrangement ou mise en attente de ces derniers) en fonction de la charge. Nous estimons en particulier certaines lois de distribution de probabilité d'événement (loi du nombre de réarrangements, loi des temps d'attente) grâce au principe du maximum d'entropie. Tous ces résultats analytiques sont comparés avec succès à des résultats de simulation numérique. Dans une deuxième partie, nous appliquons la procédure dite d· recuit simulé à des problèmes d'optimisation combinatoire (voyageur de commerce, couplage parfait de points de poids minimum, affectation à coût quadratique minimum). En fait nous utilisons l'algorithme de Metropolis pour déterminer la solution "optimale" des problèmes considérés. Nous obtenons ainsi une heuristique dont les performances sont favorablement comparées à celles d'autres méthodes classiques. Nous en profitons pour traiter des problèmes de grande taille (voyageur de commerce avec 10000 villes). De plus utilisant le formalisme des ensembles statistiques, nous estimons le comportement asymptotique des solutions optimales des problèmes étudiésThe aim of this work is to use· statistical mechanics ideas for studying engineering problems. First we analyze the performance of a class of connecting networks: Clos connecting Networks with 2 k + 1 stages. We show that these networks, like physical systems, exhibit the thermodynamical limit property. We deduce analytical expressions which give values of macroscopic system performance parameters (system with loss, system with rearrangement or system with queueing) in terms of the offered traffic. In particular, we estimate probability distribution of the number of rearrangements and the waiting time distribution using the maximum entropy principle. All these analytical results give good agreements with numerical simulations. We then apply the simulated annealing procedure to some combinatorial optimization problems (travelling salesman problem, minimum weighted matching problem, quadratic sum assignment problem). In fact, we use the Metropolis algorithm to determine a quasi-optimal solution to the problem we consider. We deduce a good heuristic with better performances than other classical methods, especially for large problems. For example we obtain a "good" solution for a 10000-city travelling salesman problem. Using statistical mechanics formalism, we also estimate the asymptotic behaviour of the optimal solution
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Cannizzo, Andrea. "Mécanique statistique et thermodynamique de l'adhésion, des transformations de phase et de la rupture dans les micro et nanosystèmes." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2023. http://www.theses.fr/2023CLIL0027.
Full textAbstract:
Les phénomènes de micro-instabilité et de multi-stabilité jouent un rôle clé dans divers systèmes mécaniques et physiques, tant artificiels que biologiques. Leur compréhension fait donc l'objet d'un vaste champ d'études, avec de nombreuses applications pratiques et théoriques. La modélisation de l'effet de la température sur les micro-instabilités, apparaissant dans différents phénomènes artificiels et biologiques, permet la validation de la mécanique statistique pour les petits systèmes, par la comparaison avec les données expérimentales obtenues à l'aide de la spectroscopie de force et d'essais micromécaniques, fournissant ainsi des informations utiles sur les réponses induites par les forces ou les allongements appliqués. Ces analyses sont particulièrement importantes pour l'étude de tous les systèmes qui présentent deux (ou plus) états métastables, tels que les processus d'adhésion/déadhésion, les transformations de phase (pliage/dépliage et phénomènes pseudo-élastiques) et la propagation des fissures et des fractures dans les systèmes à l'échelle nano- et micro-métriqe. À titre d'exemple, la température influence fortement les caractéristiques de transformation de phase des nanofils pseudo-élastiques utilisés comme actionneurs et capteurs en nanotechnologie, ou modifie les propriétés d'adhésion des cellules métastatiques dans les processus d'invasion du cancer. La réponse force-extension ou contrainte-déformation est l'une des principales caractéristiques utiles pour comprendre les effets des micro-instabilités et, pour l'obtenir analytiquement, il faut évaluer la fonction de partition du système, qui est l'outil essentiel de la mécanique statistique. Par conséquent, la forme complexe de l'énergie potentielle du problème étudié est approximée en utilisant la technique des variables de spin, ce qui permet d'obtenir une quantité discrète capable d'identifier les différents puits d'énergie potentielle. La première partie de cette thèse traite de l'état de l'art, des problèmes ouverts, des motivations et de la description des méthodologies adoptées. La partie suivante montre comment différents phénomènes physiques peuvent être étudiés par la même approche de modélisationMicro-instability and multi-stability phenomena play a key role in various mechanical and physical systems, both artificial and biological. As such, their understanding is addressed in a wide field of studies, with many practical and theoretical applications. The modeling of the temperature effect on micro-instabilities, appearing in different artificial and biological phenomena, allows the validation of the statistical mechanics for small systems, through the comparison with experimental data obtained using force spectroscopy and micromechanical testing, thus providing useful insights on the responses induced by applied forces or elongations. These analyses are particularly important in the study of all the systems that present two (or more) metastable states such as the adhesion/deadhesion processes, the phase transformations (e.g. the folding/unfolding and pseudo-elastic phenomena), and the cracks and fractures propagation in nano- and micro-scale systems. For example, the temperature strongly influences the phase transformation features of pseudo-elastic nanowires used as actuators and sensors in nanotechnology or modifies the adhesion properties of metastatic cells in cancer invasion processes. The force-extension or stress-strain response is one of the main useful features to understand the effects of micro-instabilities and, in order to be analytically obtained, one needs to evaluate the system partition function, which is the essential tool of statistical mechanics. Hence, the complex potential energy landscape of the problem under investigation is approximated using the spin variables technique, introducing a discrete quantity able to identify the different potential energy wells. The first part of this thesis addresses the state of the art, the open problems, the motivations, and the description of the adopted methodologies. The following part shows how commonly different physical phenomena can be studied by the same modeling approach
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Louis, Delphine. "Etude mathématique des propriétés magnétiques du gaz quantique." Toulon, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUL0005.
Full text
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Vroylandt, Hadrien. "Thermodynamique et fluctuations des petites machines." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS244/document.
Full textAbstract:
Les petites machines, comme les moteurs moléculaires ou les particules actives, fonctionnent dans un environnement fortement fluctuant qui affecte leur efficacité ou leur puissance. L'objectif de cette thèse est de décrire les petites machines à l'aide de la thermodynamique stochastique et de la théorie des grandes déviations. En reliant localement puis globalement les courants aux forces thermodynamiques, on introduit une matrice de conductance hors d'équilibre, qui généralise la matrice d'Onsager pour un système stationnaire hors d'équilibre. Cela permet de majorer l'efficacité des machines par une fonction universelle qui ne dépend que du degré de couplage entre les courants d'entrée et de sortie. On obtient aussi de nouvelles relations générales entre puissance et efficacité. Du point de vue des fluctuations, la matrice de conductance hors d'équilibre est reliée à une borne quadratique pour les fonctions de grande déviation des courants. Cette borne permet d'obtenir des bornes pour les fonctions de grande déviation de l'efficacité, mais aussi de revisiter le théorème de fluctuation-dissipation comme une inégalité dans le cas des systèmes loin de l'équilibre. Pour terminer, on étudie l'effet d'une brisure d'ergodicité sur les fluctuations d'observables comme l'activité, les courants ou l'efficacité. En particulier, on calcule la fonction de grande déviation de l'efficacité pour un ensemble de nanomachines en interaction pour lesquelles un couplage fort et une brisure d'ergodicité apparaissent à la limite thermodynamiqueSmall machines -- like molecular motors or active particles -- operate in highly fluctuating environments that affect their efficiency and power. This thesis aims at describing small machines using stochastic thermodynamics and large deviation theory. By relating mean currents to thermodynamic forces, locally first and then at the global level, we introduce the non-equilibrium conductance matrix that generalizes the Onsager matrix for stationary non-equilibrium systems. We use it to bound machine efficiency by a universal function depending only on the degree of coupling between input and output currents and to find new general power-efficiency trade-offs. On the fluctuations side, the non-equilibrium conductance matrix can be used to find a quadratic bound on the large deviation function of currents. This enables to revisit the fluctuation-dissipation theorem as an inequality when dealing with far-from-equilibrium systems, but also to derive bounds on the efficiency large deviation function. Finally, we study the effects of ergodicity breaking on the fluctuations of observables like activity, currents or efficiency. In particular, we derive the efficiency large deviation function for a model of interacting nanomachines, for which tight coupling and ergodicity breaking emerge in the thermodynamic limit
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Amzil, Abdelhamid. "Etude du lien entre structure et propriétés thermodynamiques dans les alliages liquides binaires." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11010.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'etude thermodynamique de quatre alliages liquides binaires a base de tellure par le biais de modeles statistiques. Ces alliages peuvent etre, essentiellement, classes en deux categories distinctes d'apres leur comportements. Dans la premiere, les systemes pb-te, sn-te et in-te montrent de fortes interactions negatives correspondant a des effets d'ordre chimique preponderants. Dans la seconde, le systeme se-te presente de faibles interactions, negatives ou positives, dues principalement a des effets d'ordre structuraux. A l'aide d'un calorimetre tian-calvet, nous avons mesure les enthalpies partielles limites des deux elements constitutifs dans les melanges liquides pb-te, sn-te et in-te a plusieurs temperatures. Ces mesures etaient necessaires pour les modelisations effectuees. L'approche developpee pour la modelisation de la premiere categorie consiste a utiliser le modele de l'atome entoure en supposant l'existence d'entourage actives energetiquement. A la difference du modele regulier associe, ces entourages ont une nature moins chimique et s'obtiennent par ajustement sur l'enthalpie de melange. Pour le systeme se-te, nous avons developpe un modele statistique simple, modele regulier a connectivite multiple, dans lequel nous tenons compte d'une maniere explicite de la structure reelle des corps purs: selenium (de coordinence 2) et tellure (de coordinence 2 ou 3). Les resultats obtenus sont en tres bon accord avec ceux deduits de mesures de diffraction de neutrons. Ils permettent d'expliciter le lien qui existe entre la structure et les grandeurs thermodynamiques
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Lecomte, Vivien. "Thermodynamique des histoires et fluctuations hors d'équilibre." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198144.
Full textAbstract:
La thermodynamique étudie les fluctuations des configurations adoptées par un système, mais ce point de vue n'est pas adapté aux situations où les fluctuations des histoires sont importantes.Dans une première partie, nous adaptons le formalisme de Ruelle au cas des systèmes markoviens en temps continu. Il apparaît que tous les concepts de la théorie (fonction de partition dynamique, pression topologique) s'obtiennent comme des fonctions de grandes déviations de certaines observables extensives en temps. Nous développons une approche en champ moyen, basée sur la construction d'une énergie libre dynamique à la Landau-Ginzburg, dont découlent toutes les observables de la théorie. Nous exposons également un algorithme qui permet de les évaluer en dimension finie. L'application de ces méthodes à des modèles de verres montre que l'état stationnaire de ces systèmes est situé exactement au point d'une transition de phase dynamique du premier ordre (entre deux phases active et inactive) ce qui justifie l'image heuristique de coexistence de phase dynamique proposée pour décrire ces modèles.
La seconde partie traite spécifiquement des fluctuations de courant dans des systèmes pour lesquels peu de résultats généraux sont disponibles : (i) un modèle de spins très loin de l'équilibre au contact de deux bains thermiques, (ii) un modèle d'exclusion symétrique en dimension 1, (iii) des exemples de systèmes superdiffusifs. Dans tous ces systèmes, nous déterminons le comportement en loi de puissance de la fonction de grandes déviations et, lorsque c'est possible, la fonction de grandes déviations elle-même ou les fonctions d'échelles qui correspondent à différents régimes de courant.
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Félix, Gautier. "Étude du phénomène de la transition de spin dans les solides moléculaires à l'échelle nanométrique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2453/.
Full textAbstract:
La réduction de taille dans les matériaux à transition de spin est un sujet actuel majeur. La conservation de la bistabilité dans des nanoparticules à transition de spin serait un atout pour de futures applications. Des récentes mesures expérimentales dans des nano-objets ont montré que la diminution de la taille des particules à transition de spin avait un impact non négligeable sur le comportement de la transition de spin thermique. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier et de comprendre la stabilité de phases de transition de spin, pour guider le développement de nouveaux objets originaux permettant le contrôle de ce phénomène à l'échelle nanométrique. En général, avec la diminution de la taille s'accompagne une perte de la bistabilité, un changement de la température de transition et l'apparition d'une fraction de molécules inactives. Un nouveau modèle se basant sur la nanothermodynamique a été introduit permettant la modélisation de la transition de spin dans des nanoparticules. Il a permis de mettre en évidence un élément moteur dans la transition de spin à l'échelle nanométrique : la surface. Ensuite, l'investigation des phénomènes de surface, ainsi que leurs mécanismes d'action sur la transition de spin, a été réalisée de manière plus approfondie par des études combinant la nanothermodynamique, la physique statistique et la mécanique des milieux continus. Cependant, dans certains cas de très petites nanoparticules de coordination (< 4 nm), une subsistance du phénomène de bistabilité a été observé. Des séries de mesures expérimentales de diffraction des rayons-X sur poudre, de spectroscopies Mössbauer classique et inélastique ont permis de mettre en évidence une exaltation de l'élasticité dans ces nanoparticules de coordination. En prenant en compte ce résultat expérimental dans le modèle nanothermodynamique, une réouverture du cycle d'hystérèse thermique est obtenue, conduisant à un résultat extrêmement important, à savoir la résurgence de la bistabilité dans les très petites nanoparticules à transition de spinSize reduction in spin crossover materials is a current hot topic. The conservation of the bistability in spin crossover nanoparticles would be a real asset for future applications. Recent experimental measurements show that the decrease of the size of spin crossover particles has a direct impact on the thermal spin crossover behaviour. The principal aim of this work is to study and to understand the phase stability in spin crossover nano-objects. Using this knowledge, new kinds of nano-objects can be developed, allowing the control of the spin crossover behaviour. In general, when decreasing the size a loss of the bistability, a downshift of the transition temperature and the emergence of a fraction of inactive molecules is observed. A new model based on the nanothermodynamics is introduced to study the spin crossover phenomenon in nanoparticles. It demonstrates that the driving force of the spin transition at the nanometer scale comes from surface phenomena. Then, a deeper investigation of surface properties has been made, combining nanothermodynamics, statistical physics and continuum mechanics. However, in certain cases, very small coordination nanoparticles (< 4 nm) display a surprising bistable behaviour. An enhancement of the elasticity in these coordination nanoparticles has been observed through series of experimental measurements using powder X-ray diffraction as well as classic and inelastic Mössbauer spectroscopies. Taking into account this experimental result in the nanothermodynamic model, a reopening of the thermal hysteresis loop is obtained in ultra-small particles, providing exciting perspectives for future developments
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Duflot-Flandrois, Véronique. "Signaux de transition de phase des systèmes finis." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2069.
Full textAbstract:
Les transistions de phase sont des phénomènes communs à tous les systèmes en interaction. Pour des systèmes infinis, elles sont bien décrites par la thermodynamique mais celle-ci ne peut plus être utilisée pour des petits systèmes comme le noyau de l'atome. Nous proposons une approche de mécanique statistique, afin d'extraire les caractéristiques thermodynamiques des petits systèmes ouverts et soumis à des forces non saturantes. Nous nous concentrons en particulier sur la définition et la mise en évidence pour de tels systèmes d'une transition de phase de type liquide gaz. Nous définissons des observables théoriques et expérimentales qui permettent de signer sans ambigui͏̈té la présence et l'ordre de la transition. Une observable pertinente et accessible expérimentalement est la fluctuation d'énergie cinétique, pour une valeur fixée de l'énergie totale. Nous vérifions qu'à l'intérieur de la zone de coexistence, ces fluctuations deviennent anormalement grandes et s'accompagnent de comportements pseudo critiques pour la distribution en taille des fragments. Nous obtenons ces résultats dans le cadre du modèle du gaz sur réseau, avec un hamiltonien de plus proches voisins. Afin de compléter cette étude, nous analysons le comportement des observables lorsque les interactions sont à longue portée. Nous nous concentrons sur la problématique nucléaire en considérant l'effet des interactions coulombiennes. Enfin nous abordons en perspectives des points spécifiques à la physique nucléaire : le rôle de l'isospin et des effets quantiques.
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Lafitte, Thomas. "Estimation simultanée des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexex à l'aide d'une approche SAFT-VR." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3032.
Full textAbstract:
Dans ce travail, une nouvelle équation d’état basée sur l’approche théorique SAFT-VR (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adaptée à l’utilisation des potentiels Mie m-n, a été développée. L’utilisation de ce type de potentiel intermoléculaire afin de modéliser les interactions attractives et répulsives couplée avec une nouvelle méthode d’optimisation des paramètres moléculaires permet dore��navant une description précise des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexes (compressibilité isotherme, coefficient d’expansion isobare, capacité calorifique, vitesse du son, phénomène d’inversion du coefficient de Joule-Thomson). Cette nouvelle équation a permis une très nette amélioration de l’estimation des propriétés de compressibilité des milieux liquides denses par rapport aux autres modèles disponibles dans la littérature. Comme espéré de par le fondement du modèle, les estimations des propriétés thermophysiques ne se dégradent pas dans le cas des composés de longue chaîne moléculaire, et les paramètres du modèle évoluent de manière cohérente avec la longueur de chaîne. Compte tenu des résultats satisfaisants obtenus pour les alcanes et de la possibilité d’intégrer dans le modèle un terme d’association, le domaine d’application a été étendu à aux composés associatifs. Des résultats majeurs viennent confirmer la consistance du modèle ; il s’agit de la prédiction du coefficient d’expansion isobare et de la capacité calorifique des alcools, propriétés aux comportements singuliers dans le cas des composés associés, souvent présentées comme un test discriminatoire pour les équations d’étatIn this work a new equation of state based on the SAFT-VR theory (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adapted for the use of Mie potentials m-n is derived. The incorporation of this to model the repulsive and attractive interactions together with a new method for optimizing the molecular parameters allows now for an accurate description of vapour-liquid equilibria and derivative properties of complex fluids (isothermal compressibility, thermal expansivity, heat capacities, speed of sound, Joule-Thomson inversion phenomenon). The new equation of state improves significantly other models available in literature in the condensed liquid region. Moreover due to the sound physical meaning to the approach, no deterioration of the results is found for long chain molecules and a clear dependence of the characteristic molecular parameters with the increasing chain length is obtained. Taking into account the good results obtained for alkanes and the possibility of incorporating an association term in the equation, we have extended the scope of the study to associating coumpounds. We have found that the model is able to reproduce the complex behaviour of the isobaric heat capacity and thermal expansivity which display singularities due to the formation of aggregates. The accurate modelling of these two special features which are often considered as discriminatory tests for equation of states emphasize the consistency of the model proposed
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Yefsah, Tarik. "Thermodynamique du gaz de Bose à deux dimensions." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00737502.
Full textAbstract:
Les propriétés physiques d'un système de particules homogène à l'équilibre thermodynamique sont caractérisées par son équation d'état : une relation entre différentes grandeurs thermodynamiques. Le gaz de Bose bi-dimensionnel est un système particulier de ce point de vue car son équation d'état est invariante par changement d'échelle en présence d'interactions atomiques répulsives faibles. Une autre caractéristique remarquable du gaz de Bose 2D est l'existence d'une transition de phase vers un état superfluide à basse température. Dans ce manuscrit de thèse, je présente une mesure de l'équation d'état du gaz de Bose homogène pour trois grandeurs thermodynamiques : la pression réduite, la densité dans l'espace des phases et l'entropie par particule. Je présente également une mesure de l'énergie d'interaction d'un gaz 2D piégé dans un potentiel harmonique. Cette mesure a permis de mettre en évidence l'existence d'une phase précédant la phase superfluide où les fluctuations de densité sont fortement réduites. Cette phase constitue une étape essentielle dans l'établissement de la transition superfluide. Enfin, je décris l'observation de signatures de vortex dans des gaz de Bose 2D. Ces vortex constituent l'ingrédient clé du mécanisme microscopique de la transition superfluide à deux dimensions.
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Rossi, Claude. "Méthode d'analyse statistique des titrages acido-basiques en solutions aqueuses diluées : étude thermodynamique de la dissociation des acides polyacrylique et polyméthacrylique." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11034.
Full textAbstract:
La methode de titrage presentee permet l'etude experimentale rigoureuse des acides faibles dans un domaine de dissociation tres etendu. Elle trouve sa double originalite dans la methode d'etalonnage de la pile de mesure potentiometrique et dans le mode d'obtention du degre de dissociation de l'acide faible. La technique experimentale conduit a des mesures de ph stables meme en milieu peu tamponne. Le comportement des acides polyacrylique et polymethacrylique en solutions aqueuses diluees est decrit en terme de changement de conformation. Les courbes de titrages presentent une analogie entre les deux types de polymeres analyses. L'enthalpie libre standard et l'enthalpie standard de transition par motif monomere sont determinees a six temperatures differentes entre 278,15 k et 328,15 k, ainsi que l'enthalpie experimentale de dissociation en fonction du degre de dissociation. L'entropie de deprotonation et la capacite calorifique molaire apparente des acides polyacrylique et polymethacrylique pris a la concentration 2. 10#-#2 moll#-#1 (exprimee par rapport au motif monomere) ont ete etudiees par potentiometrie en solution saline aqueuse les resultats ainsi obtenus sont en bon accord avec ceux d'aures origines, validant ainsi les possibilites de la potentiometrie pour la determination des grandeurs thermodynamiques en cause. Une precipitation de l'acide polyacrylique, observable a faible dissociation, est fonction de la temperature et de la concentration en sels de sodium. Cette precipitation provoque une perturbation des valeurs prises par les fonctions thermodynamiques analogue a celle accompagnant le changement de conformation de l'acide polymethacrylique
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Palato, Samuel. "La simulation mésoscopique par dynamique dissipative." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/66.
Full textAbstract:
La simulation des matériaux demande une compréhension de leur comportement à de nombreuses échelles de temps et d’espace. Ces différentes échelles requièrent des méthodes de simulations différentes, qui se basent sur des approximations différentes et donnent accès à différentes propriétés. La simulation multiéchelle est une approche qui regroupe l’utilisation de ces différentes méthodes, ainsi que des relations qui les unissent.
Des développements plus récents ont permis la mise au point de méthodes mésoscopiques, comblant le trou entre les simulations atomistiques (< 10 nm) et les milieux continus (>mm). La dynamique de particules dissipatives (DPD) est une telle méthode, qui présente de nombreux avantages théoriques et pratiques en comparaison avec d’autres méthodes mésoscopiques. La DPD est une méthode modélisant la matière par des particules molles, s’inspirant de l’équation de Langevin. La dynamique des particules est gérée par trois forces : une force conservative, une force dissipative et une force aléatoire. La force conservative naît des interactions effectives moyennes à l’échelle méso, alors que la force dissipative et la force aléatoire sont d’origine statistique. Différentes formulations et contributions à la force conservative sont présentées, permettant notamment la simulation de polymères enchevêtrés et de systèmes chargés. Les contraintes auxquelles les forces statistiques sont soumises, ainsi que leurs impacts sur les dynamiques, sont ensuite discutés. La présentation de la DPD se termine par des considérations sur les effets numériques particuliers à la DPD.
La puissance de la DPD est démontrée par la simulation de polymères arborescents. Les polymères arborescents sont des macromolécules hyperbranchées obtenues par une séquence de réactions de greffage de chaînes polymères. La structure qu’adoptent ces molécules n’est pas connue avec certitude. Des expériences ont permis aux chercheurs de proposer un modèle en loi de puissance pour le profil de densité radiale. Or, cette propriété n’est accessible qu’indirectement aux méthodes expérimentales, alors qu’elle peut être obtenue directement des travaux de simulation. La masse énorme de ces composés, ainsi que leur topologie complexe, impossible à réduire à un modèle plus simple, empêche toute simulation par des méthodes microscopiques traditionnelles. L’utilisation de méthodes mésoscopiques s’impose donc. Les polymères arborescents de génération 2 (d’une masse de l’ordre de 3,2×103 kDa) en solution (5 %) peuvent être simulés explicitement grâce à la DPD, et ce, en un temps acceptable. Les propriétés du solvant peuvent être ajustées, notamment leur qualité et leur masse moléculaire. Le profil de densité radiale moyen simulé correspond plutôt bien au modèle en loi de puissance proposé. L’analyse des données expérimentale suppose une symétrie sphérique des molécules individuelles qui s’avère être erronée. L’anisotropie des macromolécules est étudiée et s’avère être hautement variable. Des fonctions de distribution radiale ainsi que les patrons de diffusion de neutrons associés ont été obtenus. Ces derniers pourront être comparés directement aux résultats expérimentaux lorsque ces derniers seront disponibles.
L’utilisation de la DPD est riche en possibilités. Elle est facilement étendue à diverses classes de matériaux. Par sa nature dynamique et ses propriétés, la DPD donne accès à certaines classes de phénomènes inaccessibles aux autres méthodes de simulation mésoscopique. Notamment, la DPD permet naturellement la simulation dans l’état stationnaire, tel que démontré par la simulation de la structure du Nafion c sous cisaillement. De plus, le comportement hydrodynamique devrait permettre la simulation à l’échelle mésoscopique de la transition vitreuse ou à tout le moins, d’une transition lui ressemblant. De plus, la DPD peut être étendue afin d’effectuer la simulation dans d’autres ensembles thermodynamiques, qui donnent accès à d’autres propriétés d’intérêt pour les matériaux (conductivité thermique, propriétés mécaniques). Les versions actuelles de la DPD, bien que versatiles, ne permettent pas encore de reproduire quantitativement les propriétés des matériaux. Différents succès, obstacles et pistes de réflexion sont présentés. Le perfectionnement de la DPD fournit à la fois un prétexte et un banc d’essai de choix pour tenter de comprendre les questions fondamentales suscitées par le coarse-graining et l’échelle méso en elle-même.
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Gu, Jiayin. "Fluctuations, Counting Statistics, and Charge Transport in Mesoscopic Systems." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2020. https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/312531/3/Text.pdf.
Full textAbstract:
In this thesis, we study the transport of charged particles in mesoscopic systems where the long-range electrostatic interaction plays a key role. In particular, we focus on the statistical properties of currents which satisfy the relation known as fluctuation theorem. A stochastic approach is presented in consistency with the laws of electricity, thermodynamics, and microreversibility. In this approach, densities of charged particles are ruled by stochastic partial differential equations and the electric field generated by the charges is determined with the Poisson equation.We start by proposing a coarse-grained model to describe the long-time behavior of particle transport in nonequilibrium systems in contact with several reservoirs. In this model, the particle exchanges between the reservoirs can be determined after a long enough time by the first and second cumulants of the probability distribution of particle transfers, thus enabling the numerical evaluation of the driving forces. It is proved that, close to equilibrium, the coarse-grained model is applicable to any system in nonequilibrium steady state. Moreover, the studies with specific examples show that the range of application of the coarse-grained model can be extended to the regime arbitrarily far from equilibrium if the detailed transition rates have linear dependence on the local particle concentration. In addition, the finite-time fluctuation theorem is established for systems with linear rates.Then, we use our stochastic approach to study charge transport in diodes and transistors. The counting statistics of the carrier current and the measured total current including the contribution of the displacement current are performed. The fluctuation theorem is shown to hold for both currents. The convergence of the finite-time affinities towards their asymptotic values over long-time scales is tested using our proposed coarse-grained model. Accurate agreement between the numerical affinities and the theoretical predictions is found when affinities take moderate values. This brings further numerical support to the fluctuation theorem for the currents in these nonlinear electronic devices. For diodes, the current-voltage characteristics is obtained, which can be well fit by Shockley curve under the extreme condition where the concentration of majority charge carriers is overwhelmingly larger than that of minority charge carriers. For transistors, the signal amplifying effect is realized under their working conditions. Moreover, the Onsager reciprocal relations and their generalizations to nonlinear transport properties deduced from the fluctuation theorem are numerically shown to be satisfied.Finally, we proceed to investigate the charge transport in a system of three tunneling junctions coupled together through a conductive island or quantum dot. The cumulant generating function is obtained by numerically solving the eigenvalue problem regarding the modified evolution operator including the counting parameters. The symmetry relation implied by the fluctuation theorem is verified, and the Onsager reciprocal relations together with their generalizations are again shown to be satisfied. Furthermore, under certain conditions, the current-voltage characteristics shows the staircase pattern due to the Coulomb blockade effect.Le transport de particules charg´ees est ´etudi´e dans les syst`emes m´esoscopiques o`u l’interaction ´electrostatique`a longue port´ee joue un rˆole central. En particulier, l’´etude porte sur les propri´et´es statistiques des courants quisatisfont la relation appel´ee th´eor`eme de fluctuations. Une approche stochastique est pr´esent´ee en accord avec leslois de l’´electricit´e, la thermodynamique et la micror´eversibilit´e. Dans cette approche, les densit´es des particlescharg´ees sont gouvern´ees par des ´equations stochastiques aux d´eriv´ees partielles et le champ ´electrique est d´etermin´epar l’´equation de Poisson. Tout d’abord, un mod`ele stochastique r´eduit est propos´e pour d´ecrire le transport departicules dans les syst`emes de non-´equilibre en contact avec plusieurs r´eservoirs. Dans ce mod`ele, les ´echanges departicules entre les r´eservoirs sont d´etermin´es aux temps longs en termes des premiers et seconds cumulants de ladistribution de probabilit´e des transferts de particules, ce qui permet l’´evaluation num´erique des forces d’entraˆınement.Il est prouv´e que, pr`es de l’´equilibre, ce mod`ele peut s’appliquer `a tout syst`eme dans un ´etat stationnaire de non-´equilibre. Par ailleurs, l’´etude d’exemples sp´ecifiques montre que le domaine d’application de ce mod`ele s’´etend `a desr´egimes arbitrairement loin de l’´equilibre si les taux de transition ont des d´ependances lin´eaires en la concentrationde particules. En plus, le th´eor`eme de fluctuations `a temps fini est ´etabli pour ces syst`emes avec des taux lin´eaires.Ensuite, l’approche stochastique est utilis´ee pour ´etudier le transport de charges dans les diodes et les transistors.La statistique de comptage est effectu´ee pour le courant des porteurs de charge et le courant total mesur´e incluantla contribution du courant de d´eplacement. Le th´eor`eme de fluctuations est d´emontr´e pour les deux courants. Laconvergence des affinit´es `a temps fini vers leur valeur asymptotique est test´ee en utilisant le mod`ele stochastiquer´eduit. Un accord est observ´e entre les affinit´es obtenues num´eriquement et les pr´edictions th´eoriques si les affinit´esprennent des valeurs mod´er´ees. Tous ces r´esultats apportent des v´erifications num´eriques du th´eor`eme de fluctuationsdes courants dans les circuits ´electroniques non-lin´eaires. Pour les diodes, la courbe caract´eristique courant-tension estobtenue et celle-ci peut ˆetre ajust´ee par la courbe de Shockley si la concentration des porteurs de charge majoritairesest beaucoup plus grande que celle des porteurs minoritaires. Pour les transistors, l’effet d’amplification du signal estmis en ´evidence dans les conditions de fonctionnement normal. De plus, il est montr´e num´eriquement que les relationsde r´eciprocit´e d’Onsager sont satisfaites, ainsi que certaines de leurs g´en´eralisations aux propri´et´es non-lin´eaires detransport d´eduites du th´eor`eme de fluctuations. Finalement, le transport de charges est ´etudi´e dans un syst`eme form´ede trois jonctions `a effet tunnel coupl´ees par un plot conducteur (quantique). La fonction g´en´eratrice des cumulantsest alors obtenue par r´esolution num´erique du probl`eme aux valeurs propres de l’op´erateur d’´evolution modifi´e pourinclure les param`etres de comptage. La relation de sym´etrie d´eduite du th´eor`eme de fluctuations est v´erifi´ee, ainsique les relations de r´eciprocit´e d’Onsager et leurs g´en´eralisations. Par ailleurs, sous certaines conditions, les courbescaract´eristiques courant-tension montrent une structure en marches d’escalier due `a l’effet de blocage coulombien.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Ghoufi, Aziz. "Méthodologies de simulation moléculaire pour le calcul de grandeurs thermodynamiques d'association : théorie et application à différents types de complexes." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00691202.
Full textAbstract:
Le développement de nouvelles méthodes de perturbation, d'intégration thermodynamique et de potentiel de forces moyennes nous a permis de caractériser thermodynamiquement (delta r G, delta r H, delta r S) des processus d'association entre un macrocycle et différents types de cations en solution aqueuse. Différentes méthodologies ont été développées en fonction de la nature des interactions non-covalentes mises en jeu entre le macrocycle et le cation (interaction-pi, électrostatique, van des Waals). Lorsque les grandeurs d'association calculées étaient en accord avec l'expérience, l'aspect description moléculaire des complexes et des phénomènes associés a permis le couplage entre le microscopique et le macroscopique complétant ainsi l'analyse des grandeurs thermodynamiques.
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Le, Neindre Nicolas. "Aspect thermodynamique de la multifragmentation Xe +Sn 32 à 50 A.MeV." Phd thesis, Université de Caen, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003741.
Full textAbstract:
Les collisions centrales entre ions lourds aux énergies intermédiaires sont un outil idéal pour étudier la matière nucléaire loin de son état fondamental, que ce soit en température ou en densité. Le multidétecteur INDRA nous a permis d'isoler des événements, dans les réactions Xe + Sn de 32 à 50 A.MeV, où une source unique de matière excitée et comprimée est formée et multifragmente. Cette sélection en source unique nous permet de nous affranchir des effets de voie d'entrée et ainsi de pouvoir étudier ce système sous un angle d'équilibre thermodynamique. Les caractéristiques des fragments produits sont compatibles avec celles données par un modèle statitique qui suppose l'équilibration du système. Toutefois il est nécessaire pour reproduire les caractéristiques des particules légères de tenir compte de l'évolution temporelle du processus de désexcitation en considérant qu'une partie d'entre elles peuvent être émises ou s'échapper au cours de la phase d'expansion avant la cassure de la source unique. Ces particules expliqueraient alors la partie haute énergie observée dans les spectres des protons, deutons, tritons et héliums 3. Enfin nous avons mis en évidence pour ce type de collisions d'ions lourds, menant à la formation de sources uniques, une transition de phase de la matière nucléaire équivalente à une transition liquide-gaz pour les fluides macroscopiques.
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Zeng, Shan. "Comparaison et analyse statistique des propriétés nuageuses dérivées des instruments POLDER et MODIS dans le cadre de l’expérience spatiale A-Train." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10067/document.
Full textAbstract:
Les observations des différents capteurs de la mission A-Train fournissent une occasion sans précédent d'étudier les composants atmosphériques y compris les nuages. Dans cette étude, nous avons développé une analyse statistique afin de comparer le taux de couverture nuageuse, la phase thermodynamique et l'épaisseur optique des nuages restitués par deux capteurs passifs : POLDER (Polarization_and_Directionality_of_the_Earth_Reflectance) et MODIS (MODerate_Resolution_Imaging_Spectroradiometer). Les variations régionales et saisonnières du taux de couverture nuageuse des deux capteurs ainsi que les biais entre les deux instruments ont été étudiés. Ces biais sont principalement liés à la résolution spatiale, la présence d' aérosols, de cirrus et à certains types de surface. La phase thermodynamique des nuages a ensuite été analysée. Les produits dérivés par les deux capteurs passifs ont été comparés et étudiés en s'appuyant sur les structures verticales et les propriétés optiques des nuages obtenus par un autre capteur de l'A-Train le Lidar CALIOP (Cloud-aerosol_Lidar_with_Orthogonal_Polarization). Nous avons identifié et qualifié les biais présents dans l'ensemble des 3 jeux de données considérés. Parmi ces biais, l'impact des géométries d'observation, des cirrus fins, des aérosols, des surfaces enneigées, des nuages multicouches et fractionnés sont discutées. Les cas où la phase est retrouvée avec certitude sont selectionés pour étudier à l’échelle globale ou régionale la transition verticale eau liquide-glace et les variations de cette transition avec les régimes de formation et de développement des nuages, tout particulièrement la dynamique à grande échelle et la microphysique des nuages. Enfin l'épaisseur optique des nuages a été étudiée. Les effets de résolutions spatiales, de microphysiques et d'hétérogénéité des nuages ont été étudiés pour mieux comprendre des écarts importants entre les deux capteurs passifsThe A-Train observations provide an unprecedented opportunity for synchronous monitoring of the entire atmosphere including clouds at the global scale. In this study we illustrate a statistical analysis and comparisons of cloud cover, thermodynamic phase and cloud optical thickness mainly derived from the coincident POLDER (Polarization_and_Directionality_of_the_Earth_Reflectance), and MODIS (MODerate_Resolution_Imaging Spectroradiometer) sensors in the A-Train constellation. We presented first the results of an extensive study of the regional and seasonal variations of cloud cover from POLDER and MODIS and discuss the possible factors leading to differences between them, among which are the spatial resolution, aerosols, cirrus and particular surfaces. Cloud top phase products were then compared and discussed in view of cloud vertical structure and optical properties derived simultaneously from collocated CALIOP (Cloud-Aerosol_Lidar_with_Orthogonal_Polarization, another A-Train member) observations, which allow to identify and qualify potential biases present in the 3 considered dataset. Among those, we discussed the impact of observed geometries, thin cirrus, aerosols, snow/ice surfaces, multilayer and fractional cloud cover on global statistics of cloud phase derived from POLDER and MODIS passive measurements. Based on these analyses we selected cloud retrievals of high confidence to study the global and regional vertical ice-water transition and the variations of this transition with cloud formation and development regimes, particularly the impact of large-scale dynamics and cloud microphysics.Cloud optical thicknesses were finally studied. The impacts of spatial resolution, cloud microphysics and heterogeneity are mainly discussed for the understanding of the significant biases on optical thickness from the two sensors
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Aymard, François. "Nuclear Statistical Equilibrium for compact stars: modelling the nuclear energy functional." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2019.
Full textAbstract:
Les supernovæ à effondrement de cœur sont l’un des phénomènes connus les plus puissants de l’univers. Elles résultent de l’explosion d’étoiles très massives, ayant brûlé tout leur combustible. Le résidu chaud et compact, appelée proto-étoile à neutrons, se refroidit pour devenir une étoile à neutrons, objet inerte. La dynamique et la structure des étoiles compactes, c’est-à-dire les supernovæ à effondrement de cœur, les proto-étoiles à neutrons et les étoiles à neutrons, ne sont pas encore complètement connues, et sont aujourd’hui au cœur d’intenses recherches, en association avec les observations astrophysiques et les expériences nucléaires. L’un des ingrédients clés de la modélisation d’étoile compacte concerne l’équation d’état. La difficulté de l’obtention d’une équation d’état réaliste et consistante pour tous ces objets stellaires réside dans le fait que l’on doit considérer une large variété de conditions thermodynamiques, c’est-à-dire des valeurs de densités, de fractions de protons et de températures, très différentes. Le travail de cette thèse consiste à modéliser, à partir des degrés de libertés nucléoniques, la structure microscopique ainsi que la composition interne de la matière baryonique des étoiles compactes, afin d’obtenir une équation d’état réaliste et unifiée. En particulier, on est intéressé à utiliser un formalisme qui peut s’appliquer à des densités aussi bien sous-saturées que sur-saturées, et qui, à la limite thermodynamique de température nulle, est compatible avec les interactions effectives modernes et réalistes données par la théorie microscopique d’Hartree-Fock-Bogoliubov et contraintes par les expériences nucléaires. Pour atteindre cet objectif, on présente, pour la matière sous-saturée, un modèle en équilibre statistique nucléaire, qui correspond à une superposition statistique de configurations finies, appelées cellules de Wigner-Seitz. Chaque cellule contient un noyau, ou agrégat, baignant dans un gaz homogène d’électrons ainsi que dans un gaz homogène de neutrons et de protons. Au sein de chaque cellule, on étudie les différentes composantes de l’énergie nucléaire des agrégats en interaction avec les gaz. L’utilisation de la théorie nucléaire de champ moyen pour la description des agrégats ainsi que du gaz de nucléons permet de traiter de façon consistante la matière sous-saturée et la matière sur-saturée. À des densités de plus de deux-trois fois la densité de saturation, l’apparition de degrés de liberté supplémentaires pose de nouveau des problèmes de consitance théorique qui ne sont pas traités dans cette thèse. La thèse est organisée selon trois parties. Dans la partie I, on présente le modèle en équilibre statistique nucléaire, basé sur l’ensemble grand canonique et sur les interactions non relativistes de Skyrme. Des résultats en équilibre β sont présentés, et l’importance de la distribution en masse d’agrégats d’une part, et d’un traitement réaliste de l’énergie libre d’autre part, est discutée. Dans la partie II, on étudie le comportement fonctionnel de l’énergie baryonique des cellules de Wigner-Seitz, en utilisant l’approximation de Thomas-Fermi étendue. En particulier, les effets de volume et de surface dus au milieu stellaire sont étudiés, et leur dépendance en termes de taille et d’asymétrie du noyau, ainsi que de densité et d’asymétrie du gaz de nucléons est analysée. Des résultats préliminaires de l’effet de l’interaction de surface du milieu sont présentés, sous hypothèse de certaines approximations et dans le cas de l’équilibre β. Dans la partie III, on développe des approximations afin d’obtenir une expression analytique fiable de formule de masse, directement reliée à la forme fonctionnelle et aux paramètres de l’interaction de Skyrme. Dans cette partie, on se concentre principalement sur les noyaux dans le vide, et l’on analyse les différentes composantes de l’énergie de liaison en termes de propriétés de volume et de surface, ainsi que de propriétés isoscalaire et isovecteurThe core collapse supernova is one of the most powerful known phenomena in the universe. It results from the explosion of very massive stars after they have burnt all their fuel. The hot compact remnant, the so-called proto-neutron star, cools down to become an inert catalyzed neutron star. The dynamics and structure of compact stars, that is core collapse supernovae, proto-neutron stars and neutron stars, are still not fully understood and are currently under active research, in association with astrophysical observations and nuclear experiments. One of the key components for modelling compact stars concerns the Equation of State. The task of computing a complete realistic consistent Equation of State for all such stars is challenging because a wide range of densities, proton fractions and temperatures is spanned. This thesis deals with the icroscopic modelling of the structure and internal composition of baryonic matter with nucleonic degrees of freedom in compact stars, in order to obtain a realistic unified Equation of State. In particular, we are interesting in a formalism which can be applied both at sub-saturation and super-saturation densities, and which gives in the zero temperature limit results compatible with the microscopic Hartree-Fock-Bogoliubov theory with modern realistic effective in- teractions constrained on experimental nuclear data. For this purpose, we present, for sub-saturated matter, a Nuclear Statistical Equilibrium model which corresponds to a statistical superposition of finite configurations, the so-called Wigner-Seitz cells. Each cell contains a nucleus, or cluster, embedded in a homogeneous electron gas as well as a homogeneous neutron and proton gas. Within each cell, we investigate the different components of the nuclear energy of clusters in interaction with gases. The use of the nuclear mean-field theory for the description of both the clusters and the nucleon gas allows a theoretical consistency with the treatment at saturation and beyond. At densities above two-three times saturation, other degrees of freedom are expected to appear, which potentially lead to other consistency problems but this issue will not be treated in this thesis. The thesis is divided into three parts. In part I, we present the Nuclear Statistical Equilibrium model based on the grand canonical statistics and non-relativistic Skyrme interactions. Results at β-equilibrium are shown and the importance of the clusters distribution as well as a realistic treatment for the free energy model is discussed. Part II investigates the functional behavior of the baryonic energy in the Wigner-Seitz cell within the Extended-Thomas-Fermi approximation. In particular, both bulk and surface in-medium effects are studied, and their dependence on cluster size and asymmetry as well as gas densities and asymmetry is investigated. A preliminary result of in-medium surface effects is presented within some approximations in the case of β-equilibrated matter
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Laurindo, João Borges. "Évaporation en milieu poreux : étude expérimentale sur milieux-modèles et modélisation de type percolation." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT070H.
Full textAbstract:
Nous presentons une etude fondamentale de l'evaporation en milieu capillaro-poreux. L'etude est basee sur la comparaison des resultats obtenus d'une part a l'aide d'experiences sur reseaux graves et d'autre part a partir d'une modelisation numerique de type reseau. En se limitant a des situations ou les forces de viscosite sont negligeables, trois cas de base sont consideres: le cas ou la gravite stabilise le front d'invasion, le cas ou la gravite destabilise le front d'invasion et le cas ou les effets de gravite etant negligeables le processus est entierement domine par les effets capillaires. Pour les trois cas, un excellent accord est obtenu entre experiences et simulations du point de vue des distributions de phase. Ces dernieres sont par ailleurs analysees dans le cadre de la theorie de la percolation d'invasion et de la theorie de la percolation en gradient. Le bien-fonde de l'utilisation de ces approches theoriques est etabli a travers une serie d'experiences specifiques permettant la comparaison des distributions de phase obtenues a partir d'experiences de drainage lent d'une part et d'evaporation d'autre part. Le fait que des distributions de phase de type percolation d'invasion soient obtenues en evaporation est egalement explique physiquement. Les cinetiques d'evaporation sont egalement etudiees et le lien entre cinetique et distribution de phase est analyse. La comparaison entre les cinetiques d'evaporation experimentale et numerique ne montrent, toutefois, pas un bon accord. Nous expliquons ces differences par la presence de films liquides sur les parois du micromodele lors du sechage, ces films liquides n'etant pas pris en compte dans le modele numerique. Nous presentons les preuves experimentales de l'existence de ces films et une analyse de leurs importance lors des processus d'evaporation en milieux poreux
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Balland, Pascale. "Sur le rôle des potentiels généralisés en thermodynamique de la relaxation : application au comportement mécanique des polymères : de la loi locale au calcul de structure." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL013N.
Full textAbstract:
Le développement de lois de comportement adaptées au calcul de structure par éléments finis pour les polymères a servi de fil conducteur à ce travail. Le formalisme très général qui découle de la thermodynamique de la relaxation (formalisme d. N. L. R. Distribution of non linear relaxations) fournit directement les lois d'évolution qui lient les variables de contrôle accessibles à l'expérimentateur aux variables duales directement mesurables. A chaque situation de contrôle expérimental correspond un potentiel thermodynamique adapté. Or, la méthode des éléments finis qui prend appui sur les principes variationnels privilégie souvent le potentiel de Helmholtz dans la mesure où elle repose sur une formulation en déplacement. Nous montrons que l'approche d. N. L. R. Est compatible avec ce schéma variationnel. Nous vérifions la pertinence du cadre propose pour le fluage des polymères en confrontant le modèle aux puissantes formulations empiriques de type GAROFALO. L'implantation dans des codes de calcul est alors justifiée. Nous l'avons menée et avons teste sa cohérence en petites déformations avec une formulation d. N. L. R. De base. Cette formulation simplifiée s'est révélée insuffisante. L'utilisation de l'approche empirique de type GAROFALO a servi de guide pour affiner la formulation du comportement du pa11. Nous avons donc décide d'introduire la statistique des chaines macromoléculaires pour décrire le comportement en grandes déformations des polymères. La représentation modale des cinétiques de dissipation nous a permis d'établir un lien entre la théorie de l'état transitoire active et la description des mouvements hiérarchiquement corrélés de Perez et al. Ainsi, la capacité du cadre d. N. L. R. à accepter des modèles reposant sur la physique de la déformation ouvre-t-elle de nouvelles perspectives pour la prévision du comportement des polymères.
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Giaconia, Cazelles Catherine. "Thermodynamique statistique des oxydes a large domaine de non stoechiometrie. Application a tio#x,vo#x et yba#2cu#3o#6#+#2#x." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112090.
Full textAbstract:
Ce travail concerne les oxydes non stoechiometriques tio, vo et yba#2cu#3o#6#+#2#x a fortes concentrations de defauts et dont les proprietes conductrices sont de type metallique. Nous etudions l'influence des interactions entre les defauts sur les proprietes thermodynamiques. Pour ces oxydes, l'energie libre de gibbs et l'enthalpie molaires partielles ont ete determinees experimentalement en fonction de l'ecart a la stoechiometrie et de la temperature. Nous calculons ces grandeurs et evaluons les parametres d'interaction en ajustant les grandeurs calculees et experimentales. Les deux techniques utilisees sont la simulation monte carlo et la cvm. Dans un premier temps, nous testons notre demarche dans le cas d'un systeme academique d'interstitiels d'oxygene sur un reseau cfc puis nous l'appliquons a l'etude de deux cas concrets. Nous nous interessons tout d'abord a tio, pour lequel les parametres d'interaction entre defauts sont obtenus par simulation monte carlo et permettent de rendre compte des grandeurs experimentales et du diagramme de phases. Notre derniere contribution concerne yba#2cu#3o#6#+#2#x. Nous montrons que le modele d'ising sur un reseau carre avec trois interactions de paire en 1#i#e#r#s et 2#e#m#e#s voisins (abondamment utilise pour ce systeme) est insuffisante pour decrire le comportement thermodynamique
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Vintrou, Sébastien. "Contribution à l'étude du comportement thermique des composants électroniques." Thesis, Paris 10, 2009. http://www.theses.fr/2009PA100175/document.
Full textAbstract:
Ce travail traite des aspects thermiques dans les composants électroniques, en particulier ceux de composants qui peuvent être thermiquement assimilés à des sources de chaleur localisées sur des milieux solides diffusifs. Dans une première partie, un modèle analytique général d’impédance thermique est développé. Il permet de calculer les températures de jonction de composants électroniques multidoigts sur des supports multicouches. Le modèle est basé sur la résolution tridimensionnelle de l’équation de la chaleur en régime fréquentiel par la méthode des transformées intégrales. Il a été utilisé pour évaluer l’influence des différents paramètres géométriques et structuraux du problème physique. Sa simplicité et la rapidité des temps de calculs en font un outil parfaitement adapté à la simulation des circuits électroniques.La seconde partie de ce travail est consacrée à la reconstitution spatiotemporelle des sources de chaleur par méthode inverse. Pour atteindre l’objectif, la méthode numérique des volumes finis a été programmée, afin d’exprimer sous la forme d’une représentation d’état, le problème en trois dimensions et en régime transitoire du phénomène de transfert de chaleur par conduction. La densité de flux a été discrétisée dans l’espace et le temps. Elle est estimée par la pseudo-inversion de la représentation d’état. Des tests numériques et un dispositif expérimental ont permis de valider la méthodeThis work deals with thermal aspects in electronic components. In particular those of devices that can be assimilated to heat sources located on top of solid mediums. First a general analytical model of thermal impedance is developed. It allows to calculate the junction temperatures of multifingers electronic components on top of a stack of different materials. The model is based on the resolution of the three-dimensional heat transfer equation in AC regime by the method of the integral transforms. It is used to evaluate the influence of the geometrical and structural parameters of the physical problem. Thanks to its simplicity and the low time consuming tasks the model is adapted to an implementation in Simulation Programs with Integrated Circuits Emphasis (SPICE). Afterwards the problem of heat sources reconstruction is treated by inverse method. For this purpose the numerical method of finite volumes has been used to express the three-dimensional problem of heat conduction in transient regime by a matrix equation. In this equation the heat flux is made discrete in space and in time. It is estimated by the use of a peudo–inverse. Numerical tests and experimental measurements validated the method
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Benzakour, Mohammed. "Contribution à l'étude des composés non stoechiométriques partiellement ioniques : application au dioxyde de cérium CeO₂ ₋ x." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112240.
Full textAbstract:
Ce travail est une étude de thermodynamique statistique de l'oxyde de cérium non stoechiométrique et plus généralement des composés non stoechiométriques partiellement ioniques. La première partie est une étude critique détaillée des modèles existant. Ceux-ci sont soit purement empiriques soit basés sur une représentation microscopique de l'oxyde. Il est montré qu'aucun n'est réellement satisfaisant. La deuxième partie est une étude systématique du traitement des interactions électrostatiques entre les défauts dans les composés non-stoechimétriques. Diverses méthodes de Monte-Carlo sont utilisées (troncature sphérique, minimum image, sommation d'Ewald). Il est en particulier montré que le domaine de validité de la loi d'action des masses idéale dans les composés non-stoechiométriques partiellement ioniques est extrêmement restreint. Néanmoins, elle peut être utilisée dans les solutions diluées pour déterminer la nature et le degré d'ionisation des défauts. La troisième partie est constituée par l'analyse des interactions à courte portée entre défauts. Leurs valeurs sont déterminées par une méthode d'optimisation basée sur le calcul des grandeurs molaires partielles. Cette méthode nécessite le décompte des configurations dans un échantillon de quelques dizaines d'atomes. Enfin un modèle prenant en compte à la fois les interactions à courte et à longue portée est proposé.
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Giordano, Domenico. "On the statistical and axiomatic thermodynamics of multitemperature gas mixtures." Aix-Marseille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX11072.
Full textAbstract:
Le mémoire présente les recherches de l'auteur sur la thermodynamique des mélanges gazeux à plusieurs températures, en suivant une séquence logique à partir de la thermodynamique statistique vers la thermodynamique axiomatique. L'objectif principal de la partie statistique réside dans la compréhension comment les modes internes des molécules peuvent être identifiés comme des (sous) systèmes thermodynamiques. Les étapes principales sont la décomposition d'un système en plusieurs systèmes statistiquement indépendants, la reconnaissance du caractère discernable ou indiscernable des sous-systèmes, la propriété d'additivité de l'énergie et de l'entropie, et la détermination des probabilités des états quantiques. La séparation de l'équation de Schrödinger gouvernant le système thermodynamique est discutée en détail. Le principal objectif de la partie axiomatique porte sur la compréhension de la phénoménologie physique liée aux équilibres thermodynamiques des mélanges gazeux multitempératures partiellement contraints. Les thèmes traités concernent l'influence de l'équilibre thermique partiellement contraint sur la remise à l'équilibre des échanges de masse, le rôle que les contraintes internes ont dans l'établissement de cette influence, et comment celle-ci se traduit mathématiquement dans la non-unicité des équations qui gouvernent l'équilibre chimique associé. Un autre aspect significatif, évoqué et résolu, concerne l'équivalence de l'énergie, l'entropie et les potentiels thermodynamiques dans les situations à plusieurs températures. La réalisation notable du point de vue des applications porte sur la résolution de la fameuse énigme de l'équation de Saha à deux températures
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Mahé, Etienne. "Utilisation des spécifications." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES051.
Full textAbstract:
Un objet mathématique central de mécanique statistique est la spécification. Les spécifications gibbsiennes, définies à partir des interactions avec les poids de Boltzmann, sont caractérisées par deux propriétés : (1) la non nullité, il n’y a pas de configurations interdites, et (2) la quasilocalité, qui correspond à l’insensibilité asymptotique par rapport aux régions très éloignées. L’un des outils théoriques principaux pour l’étude des spécifications gibbsiennes est l’approche variationnelle, qui implique deux fonctions appelées l’énergie libre (ou pression) et l’entropie. Dans cette thèse nous introduisons une condition, appelée ASV (Asymptotiquement Sous-Volumique), qui est plus faible que la quasilocalité mais qui nous permet de retrouver la plupart des résultats gibbsiens. Pour une spécification invariante par translation et ASV, nous démontrons : (1) l’existence de la pression et de la densité d’entropie relative, (2) la validité d’un principe variationnel, et (3) l’existence d’un principe de grandes déviations. Ces résultats dépendent uniquement de la spécification, et pas de la mesure compatible choisie. En particulier, ils demeurent valides même pour une spécification sans mesure compatible. Même si l’application principale de ces résultats est pour les spécifications non-gibbsiennes, on peut les considérer comme une approche alternative pour le cas quasilocal. Contrairement aux méthodes usuelles, notre approche n’utilise pas les interactions. Enfin, nous discutons en détails plusieurs cas de mesures renormalisées — en particulier la décimation par blocs — qui n’entrent pas dans le cadre précédent. Cependant, nous pouvons alors développer une théorie comparableA central mathematical object of statistical mechanics is the specification. Gibbsian specifications, defined through an interaction according to Boltzmann prescription, are characterized by two properties : (1) Non-nullness, that is, absence of forbidden configurations, and (2) Quasilocality, which corresponds to asymptotic insensitivity to far-away regions. One of the main theoretical tools for the study of Gibbsian specifications is the variational approach, which involves two functions called free energy (or pressure) and entropy. In this thesis we introduce a condition, called ASV (Asymptotic Sub-Volume), which is weaker than quasilocality but which allows us to prove most of the Gibbsian results. For translation-invariant ASV specifications we prove : (1) existence of the pressure and the relative entropy density, (2) validity of a variational principle, and (3) existence of a large deviations principle. All the relevant magnitudes depend only on the specification, and not on each particular consistent measure. In particular, they remain valid even for specifications without a consistent measure. While the main application of the present results is to non-Gibbsian specifications, it can also be considered an alternative approach for the quasilocal case. Unlike standard treatments, our approach does not resort to interactions. Finally, we discuss in detail many instances of renormalized measures —in particular block decimation— that do not fit into our previous framework. Nevertheless, we are able to develop a comparable theory for them as well
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Kahn, Jonas. "Normalité asymptotique locale quantique et autres questions de statistiques quantiques." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112352.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde plusieurs problèmes de statistiques quantiques, où il faut partir de l'objet et non des données après mesure. Nous utilisons des méthodes de sélection de modèles en tomographie quantique homodyne, et appliquons nos résultats à la calibration d'un compteur de photons. Nous étudions la discrimination optimale minimax d'états quantiques ou de canaux de Pauli. Nous mettons au point une méthode d'estimation d'opération unitaire de vitesse de convergence 1/n. Nous donnons un critère suffisant pour qu'une mesure soit propre, au sens de Buscemi et al. , et nous en servons pour caractériser les mesures propres sur les qubits. Nous démontrons qu'il ne peut pas y avoir cinq sous-algèbres complémentaires isomorphes à M2(C) dans M4(C). Le thème principal reste la normalité asymptotique locale quantique forte. Nous prouvons que les expériences i. I. D. Sont asymptotiquement équivalentes à des expériences de décalage gaussien quantiques. En d'autres termes, de nombreuses copies d'un système de dimension finie correspondent d'un point de vue statistique à une copie d'un état gaussien d'une algèbre CCR de bonne dimension, dont le paramètre inconnu est la moyenne, au sens où il existe des canaux transformant l'un en l'autre, sans connaître l'état précis. Nous montrons comment un couplage atome-champ usuel permet de réaliser le canal pour des qubits. Ainsi, tous les problèmes résolus pour les expériences de décalage gaussien quantiques le sont asymptotiquement pour les expériences i. I. D. En particulier, nous donnons explicitement une méthode d'estimation optimale pour toute «bonne» fonction de perte, dans les cadres minimax ou bayésien uniformeThe thesis deals with miscellaneous quantum statistics problems, where the starting point is the object itself, instead of measurement data. We use model selection methods on quantum homodyne tomography. We apply our results to photocounter calibration. We study optimal discrimination of quantum states and Pauli channels, in a minimax setting. We devise an estimation scheme for unitary transformations, which has 1/n convergence speed. We give a sufficient condition for a measurement to be clean, as defined by Buscemi et al. , and characterise clean measurements on qubits. We prove there are not five complementary subalgebras isomorphic to M2(C) in M4(C). The main theme is strong quantum local asymptotic normality. We prove that i. I. D. Experiments are asymptotically equivalent to quantum Gaussian shift experiments. Ln other words, many copies of a finite-dimensional system correspond to a single copy of a Gaussian state on a CCR-algebra of the right dimension, with mean as unknown parameter. This means that there are channels that transform one state into the other, and back, without knowing the precise state. Hence, all problems solved for quantum Gaussian shift experiments are asymptotically solved for i. I. D. Experiments, ln particular, we give an explicit optimal estimation method for any well-behaved loss function, both in the minimax and Bayesian uniform frameworks
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Megharbi, Djamel. "Restitution de paramètres thermodynamiques par reconnaissance d'environnements dans les graphes de composés." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL091N.
Full textAbstract:
Dans le présent travail, nous nous proposons de concevoir un système de restitution de paramètres thermodynamiques relatifs à des mélanges binaires de composés organiques. La prévision des fonctions thermodynamiques des mélanges liquides binaires utilise des modèles théoriques de solutions, fondés sur la thermodynamique statistique. Nous avons utilisé le modèle du réseau rigide en version surfaces de contacts et dans l'approximation quasi chimique (DISQUAC). Étant donné que les paramètres thermodynamiques dépendent de la structure du composé et de l'agencement de certains environnements internes à ce dernier, l'objectif de notre travail a été de préconiser une approche qui prend en compte cette constatation. Nous présentons l'état de l'art des algorithmes existants de recherches de sous structures. Différentes approches, classiques et récentes sont proposées et commentées. Un logiciel de restitution de paramètres thermodynamiques par reconnaissance d'environnements dans les graphes de composés et ses guides d'utilisation sont associés à ce travail
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Bulnes, Cuetara Gregory. "Fluctuation theorem for quantum electron transport in mesoscopic circuits." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2013. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209435.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous étudions les propriétés statistique des courants dans des systèmes à l'échelle mésoscopique. Nous utilisons le formalisme de la statistique de comptage afin de caractériser les fluctuations de courant importantes à cette échelle. Celle-ci est obtenue en partant du Hamiltonien microscopique décrivant la dynamique des électrons sur le circuit considéré dans le régime quantique.Nous considérons deux modèles particuliers de circuits à deux canaux, chacun comportant deux électrodes. Le premier modèle étudié est constitué de deux plots quantiques en couplage capacitif, et chacun échangeant des électrons avec deux électrodes. Le deuxième modèle est quant à lui constitué d'un double plot quantique connecté à deux électrodes et modulant le courant dans un point quantique formé lui-même par la jonction de deux électrodes. Pour ces deux modèles, chaque canal est soumis à une différence de potentiel, ou force thermodynamique, générant des courants stationnaires fluctuants.
La statistique des courants pour ces deux modèles est obtenue en utilisant une équation maîtresse pour les probabilités d'occupation dans les plots quantiques et le nombre d'électrons transférés entre ceux-ci et les électrodes. Nous vérifions que la distribution de probabilité jointes des courants dans chaque canal ainsi obtenue vérifie un théorème de fluctuation dans la limite des temps long faisant intervenir les forces thermodynamique des deux canaux.
La question de l'émergence d'un théorème de fluctuation effectif pour la distribution de probabilité marginale du courant dans un des deux canaux est également investiguée. Nous montrons que dans la limite ou le rapport des courants est grande, un tel théorème de fluctuation effectif est satisfait individuellement pour le canal de plus faible courant comme observé expérimentalement. Ce théorème fait intervenir une affinité effective dépendante des forces thermodynamiques des deux canaux et des spécificités du modèle considéré. Son étude détaillée est faite pour les deux modèles mentionnés.
Par ailleurs, nous posons également la question de l'existence d'un théorème de fluctuation pour des temps de mesure finis. Nous montrons qu'en présence d'un théorème de fluctuation dans la limite de temps longs, un critère peut être énoncé sur la condition initiale des plots quantiques menant à un théorème de fluctuations à temps fini. Ce critère est également étendu au cas des théorèmes de fluctuations effectifs.
Finalement, nous faisons une étude thermodynamique du modèle composé d'un double plot quantique en présence de différences de potentiel électrique et de température entre les électrodes du circuit.
Doctorat en Sciences
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