Thermodiffusion des particules chargées

Abstract

Sous l’effet d’une inhomogénéité de température, on constate expérimentalement que des particules colloïdales se déplacent : il s’agit de l’effet Soret. L’étude présentée dans ce manuscrit porte sur la thermodiffusion de colloïdes chargés en surface dans une solution saline. La description du comportement des colloïdes au sein de la solution se fait grâce à une étude hydrodynamique et électrostatique. Les particules étudiées dans le cadre de ce travail ont une taille beaucoup plus importante que la longueur d’écrantage de Debye. Il est ainsi possible d’utiliser une méthode de séparation des échelles pour résoudre l’équation de Stokes pour le champ des vitesses et l’équation de Poisson-Boltzmann non-linéaire pour le potentiel électrostatique. Les grandes tendances d’évolution de l’effet Soret suivant le régime de charges sont ensuite dégagées. Dans le cas de particules faiblement chargées, le coefficient Soret varie de manière quadratique avec la taille des particules et la charge surfacique des particules, et linéaire avec la longueur d’écrantage de Debye. Dans le cas de fortes charges, le coefficient Soret varie linéairement avec la charge surfacique et toujours de manière quadratique avec la taille. En revanche on note qu’il est devenu indépendant de la longueur de Debye. Enfin, ces prédictions sont comparées aux résultats expérimentaux disponibles et montrent un très bon accord avec ceux-ci.