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NanoSciences de Paris
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Séminaire général

Condensation et évaporation de l’hélium 4 dans les milieux poreux

par Pierre Etienne Wolf

Nous étudions la condensation et l’évaporation de l’hélium 4 (normal) dans deux verres poreux très différents, le Vycor, qui ressemble à une éponge à l’échelle nanométrique, et les aérogels de silice, milieux extrêmement poreux qui peuvent être vus comme un enchevêtrement de filaments de silice. Nous caractérisons les processus en jeu d’une part par une mesure très fine des isothermes d’adsorption-désorption (boucle d’hystérésis), d’autre part grâce à l’imagerie optique, rendue possible par le faible indice de l’hélium.

Dans les deux verres, nous avons mesuré très précisément comment la boucle d’hystérésis change de forme avec la température, et disparaît au voisinage du point critique (5.2 K). Au delà de plusieurs aspects communs, les deux systèmes présentent des différences marquées.

Dans le Vycor, nos résultats ressemblent à ceux obtenus avec d’autres fluides. L’intérêt de nos expériences est alors que la précision de nos données jointe à l’information apportée par l’optique permettent de jeter un éclairage nouveau sur des questions toujours ouvertes dans le domaine, dont le mécanisme à l’origine de l’hystérésis.

Le comportement observé dans les aérogels, lui, est inhabituel. En-dessous d’une certaine température, les isothermes d’adsorption présentent un palier de pression bien défini, associé à une morphologie spécifique à l’échelle macroscopique. Je montrerai que ces résultats sont compatibles avec l’existence d’une transition de phase hors d’équilibre, phénomène récemment prédit pour les systèmes magnétiques ou liquide-gaz en présence de désordre dilué.

Enfin, je discuterai les perspectives apportées par ce travail, dont, en particulier, l’étude des phénomènes de relaxation associés aux processus de condensation et d’évaporation.