Préface _ 3

Chapitre 1 : Énergie des atomes et des molécules… … … 9
1-1.
Comprendre la lumière : les débuts de la mécanique quantique _ 11
1-2.
Empreintes digitales des atomes et des molécules : Spectres des atomes et des molécules _ 14
Nombre d'atomes et de molécules : 14
Empreintes digitales des atomes et des molécules : Le spectre de la lumière _ 15
Énergie interne des atomes et des molécules _ 17
Comparaison des ordres de grandeur relatifs des énergies de translation, de rotation et de vibration et des énergies de transition électronique _ 19
Spectres des molécules _ 22
1-3.
Phénomènes naturels causés par des changements dans l'énergie interne des atomes et des molécules (émission de lumière, dégagement de chaleur, réactions chimiques, ionisation) _ 25
Décroissance radiative et non radiative, relaxation radiative et relaxation non radiative _ 26
Réactions chimiques et ionisation _ 29
LIF, Fluorescence induite par laser _ 33
1-4.
Types et énergies de la lumière : Les rayons ultraviolets ont une énergie supérieure à celle des rayons infrarouges chauds_35
1-5.
Lumière et ondes électromagnétiques : différentes et pourtant semblables _ 41
Transmission de la lumière _ 42
Pénétration des ondes électromagnétiques dans les solides (1) : Micro-ondes _ 45
Pénétration des ondes électromagnétiques dans les solides (2) : Rayons X _ 46
1-6.
Rayonnement du corps noir : l’échec de la mécanique classique et l’aube de la mécanique quantique _ 47
Dérivation de la formule de Rayleigh-Jeans pour l'intensité lumineuse et la catastrophe UV _ 52
Procédé dérivé de Rayleigh-Jeans _ 56
Processus dérivé de Planck _ 58
1-7.
Lumière visible et lumière invisible _ 60
Lumière des bougies : Lumière visible et invisible _ 60
Feu à gaz : Feu bleu _ 62
Pourquoi les grillades au charbon de bois sont-elles si délicieuses ? _ 63
1-8.
Histoire de l'éclairage _ 65

Chapitre 2 : L'énergie de la matière… … … 71
2-1.
Les quatre états de la matière : solide, liquide, gazeux et plasma _ 73
États solide, liquide, gazeux et plasma _ 74
2-2.
Physique des gaz : perspectives microscopiques et macroscopiques _ 80
Perspectives micro et macro _ 83
Le point de départ de la thermodynamique statistique : distributions et probabilités _ 84
Distribution normale _ 86
Distribution de vitesse de Maxwell-Boltzmann_89
2-3.
Pression, chaleur et transfert de masse d'un point de vue microscopique _ 95
Conductivité thermique, viscosité et coefficients de diffusion _ 99
2-4.
Énergie interne d'un système vue au microscope _ 103
Énergie interne et enthalpie d'un point de vue macroscopique _ 103
Énergie interne vue à l'échelle microscopique : Énergie interne à basse température _ 109
Chaleur spécifique des molécules diatomiques en fonction de la température _111
Chaleur spécifique à haute température : dissociation et ionisation des molécules _ 112
Conductivité thermique à haute température _ 115
2-5.
Loi de distribution de Boltzmann _ 119
Pourquoi la fonction exponentielle naturelle e^x apparaît-elle si souvent en physique et en chimie ? _ 125
Règle de distribution de Boltzmann, loi de distribution de Boltzmann _ 126
Fonctions de partition : un lien entre la thermodynamique statistique et la thermodynamique classique _ 132
Fonction d'état thermodynamique _ 135
Loi distributive de Boltzmann et autres lois distributives _ 136
2-6.
Entropie : la loi qui laisse entrevoir le début et la fin de l'univers _ 137
L'entropie née de l'intuition de Clausius _ 147
L'avenir de l'univers tel que l'entropie le laisse entrevoir _ 156
2-7.
Énergie libre de Gibbs : une fonction thermodynamique prédisant les changements naturels _ 158

Chapitre 3 : Processus de réaction chimique du plasma… … … 169
3-1.
Réactions chimiques induites par la chaleur : Réactions chimiques à l’équilibre _ 171
Réactions thermochimiques en phase gazeuse en tant que phénomènes physiques _ 171
Comprendre l'énergie d'activation (1) : Réduction de l'énergie d'activation à l'aide de catalyseurs _ 177
Comprendre l'énergie d'activation (2) : L'énergie d'activation varie selon le type de réaction chimique _ 179
Voies réactionnelles thermochimiques réalistes _ 180
Réactions chimiques à basse température : Allumage _ 184
3-2.
Réactions chimiques indépendantes de la chaleur : Réactions chimiques hors d'équilibre _ 187
Exemple de réaction photochimique 1 : Création et destruction de l’ozone stratosphérique _ 189
Exemple de réaction photochimique 2 : Production d’ozone et photosmog à la surface de la Terre _ 190
Réactions chimiques électron-moléculaires et vitesses de réaction chimique _ 192
Caractéristiques des réactions chimiques du plasma (1) : Différentes voies réactionnelles _ 197
Caractéristiques des réactions chimiques du plasma (2) : Efficacité et vitesse de réaction _ 198
Caractéristiques des réactions chimiques du plasma (3) : Réactions indépendantes de la température _ 201
Caractéristiques des réactions chimiques du plasma (4) : Sélectivité spatiale _ 202
3-3.
Laser _ 203
émission spontanée et émission stimulée _ 207
Conditions d'amplification de la lumière : Inversion de population _ 209
3-4.
Caractéristiques du plasma (1) : Plasma hors équilibre et plasma à l'équilibre _ 213
Plasmas hors équilibre et à l'équilibre _ 215
Critères d'équilibre et de non-équilibre des plasmas, E/n _ 217
3-5.
Caractéristiques du plasma (2) : Mouvement des particules dans le plasma _ 218
Comparaison de l'influence relative du taux de diffusion thermique et du taux de dérive _ 221
Conditions idéales du plasma : blindage de Debye et quasi-neutralité _ 222
3-6.
Génération et caractéristiques du plasma hors équilibre à pression atmosphérique _ 225
Génération de plasma non thermique à pression atmosphérique _ 225
Température et concentration des électrons dans un plasma à chaleur spécifique à pression atmosphérique _ 229
3-7.
Génération et caractéristiques du plasma d'arc à pression atmosphérique _ 233
Génération d'un plasma d'arc à pression atmosphérique : forme et structure de la colonne d'arc _ 234
Forme de l'arc selon le type de gaz vecteur _ 236
Bilan thermique et matériel des colonnes à arc _ 238
Durée de vie et refroidissement des électrodes de cathode _ 243
Bilan thermique et massique au voisinage de l'électrode cathodique _ 246
3-8.
Procédé de réaction chimique utilisant du plasma _ 250
Applications des procédés de réaction chimique par plasma - Théorie générale _ 251
Caractéristiques des réactions chimiques selon le type de plasma - Recherche de l'Institut coréen des machines et des matériaux _ 256
3-9.
Applications en génie thermique utilisant le plasma _ 270
Adsorption et désorption d'hydrocarbures par plasma non thermique _ 270
Brûleur à plasma (1) : combustion assistée par plasma _ 272
Brûleur à plasma (2) : brûleur diesel assisté par plasma _ 273
Brûleur à très faibles émissions de NOx avec reformeur de combustible _ 276

Recherche _ 279