Thermodynamique des Solides
Défauts cristallins et transformations de phases à l’état solide
Prof. Philippe KNAUTH
Aix-Marseille Université

Master Cours « Thermodynamique des solides », Prof. Philippe Knauth
1

Canevas
1- Défauts ponctuels : lacunes, interstitiels, atomes étrangers
Nomenclature de Kröger
Rôle de la température : le comportement « intrinsèque »
Rôle de la stoechiométrie et du dopage : le comportement
« extrinsèque »
2- Interfaces
Energie d’interface
Adsorption (théorie de Langmuir)
3- Germination et croissance
Nucléation homogène
Nucléation hétérogène (mouillage)
4- Transitions de phases
Transitions de 1er et 2ème ordre
Paramètre d’ordre
Master Cours « Thermodynamique des solides », Prof. Philippe Knauth

2

Les 3 principes (axiomes) de la thermodynamique
1er principe : conservation de l’énergie
L’énergie interne d’un système isolé est constante :

dU = 0

Système ouvert (Q : chaleur, W : travail) :

dU = Q + W

d : dérivée exacte (fonction d’état : variation indépendante du chemin suivi pour la transformation)
: variation (dépend du chemin suivi) la transformation

2ème principe : création d’entropie
L’entropie d’un système isolé tend vers un maximum :

dS

Système ouvert :

dS

Réaction réversible :
Réaction irréversible :

dS = Qrev/T dS = Qirr/T + Scr

0
Q/T

L’entropie est une fonction d’état ! Sa variation totale ne dépend pas du chemin suivi, mais dans le cas d’une réaction irréversible, il faut ajouter un terme de création d’entropie au terme d’entropie échangée.

3ème principe : le zéro absolu est inatteignable.
L’entropie d’un cristal idéal est nulle à la température 0 K. lim S° = 0
T 0

Master Cours « Thermodynamique des solides », Prof. Philippe Knauth

3

Les fonctions d’état et leur signification
1.

Energie interne U

dU = Q + W = Q – PdV
A volume constant (processus isochore), dV = 0: dU = ( Q)V
Application : chaleur d’un processus à volume constant