Effet Gibbs-Thomson

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En chimie physique, l'effet Gibbs-Thomson décrit la relation entre la tension de surface et la pression de vapeur saturante d'un système composé de deux phases. Elle est nommée d'après les physiciens Josiah Willard Gibbs^[1], et Joseph John Thomson^[2].

Énoncé

Dans un système composé de deux phases gaz et liquide (ou solide), cet effet est décrit par l'équation de Gibbs-Thomson, qui est donné par :

${\displaystyle {\frac {p}{p_{\rm {vapeur}}}}=\exp \!\left({\frac {R_{\rm {critique}}}{R}}\right)}$

${\displaystyle R_{\rm {critique}}={\frac {2\cdot \sigma \cdot V_{\rm {atome}}^{\rm {gouttelette}}}{k_{\rm {B}}\cdot T}}}$

où :

${\displaystyle R}$ est le rayon de la gouttelette

${\displaystyle \sigma \ }$ est la tension de surface de la gouttelette,

${\displaystyle V_{\rm {atome}}^{\rm {gouttelette}}}$ le volume d'un atome dans la goutte,

${\displaystyle k_{\rm {B}}}$ la constante de Boltzmann,

${\displaystyle p_{\rm {vapeur}}}$ la pression de vapeur saturante,

${\displaystyle p}$ la pression partielle,

${\displaystyle T}$ la température.

Cette équation suppose que le gaz environnant est considéré comme parfait. Elle montre que la pression de vapeur saturante augmente lorsque le rayon de la gouttelette diminue.

Applications

L'effet Gibbs-Thomson permet notamment d'expliquer le mûrissement d'Ostwald, qui consiste à décrire l'évolution d'une distribution de gouttelettes (ou de nanoparticules) par la diffusion, dans un système en équilibre entre deux phases.

Notes et références

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