Thermo-mécanique et modélisation par systèmes

Les milieux continus multiphysiques hors d'équilibre et leur modélisation

La prédiction du comportement d'« objets », naturels ou artificiels, en interaction avec un « milieu extérieur », est un objectif d'un intérêt de plus en plus général. Il est possible maintenant de présenter une méthodologie générale de modélisation, pour des objets très divers, de formes et d'organisations plutôt complexes, en montrant ses hypothèses de base et sa cohérence interne.

Cette méthode n'est pas fondamentalement nouvelle, elle a été développée progressivement, d'abord pour des applications particulières dans les domaines appelés classiquement la mécanique, la thermique, le génie chimique, le génie des procédés, mais se retrouve finalement pour toutes les applications de ce que l'on pourrait appeler la « physique macroscopique ». Son exposé général, mettant en évidence la structure unifiée de la démarche, applicable de plusieurs façons pour des situations diverses, est présenté ici. Il reste à l'échelle macroscopique, tout en utilisant les conséquences de comportements microscopiques pour une meilleure compréhension, on brossera des descriptions de phénomènes à petite échelle, mais elles ne seront que qualitatives.

Cette présentation a été développée dans deux livres « compagnons ». Le premier, que vous avez entre les mains, « découpe » les objets en un ou plusieurs « systèmes » de taille finie. La méthode prend alors la forme d'une « modélisation thermodynamique de systèmes composites ». Elle reprend dans une première partie ce qu'on a appelé « thermodynamique » du temps de Carnot et Gibbs, et la prolonge ensuite par la prise en compte d'évolutions hors équilibre, irréversibles. Elle s'applique à des systèmes où des phénomènes mécaniques, thermiques, chimiques, électriques, peuvent se produire.

Son utilisation, en montrant la démarche, ses étapes et ses choix, et aussi les limites de l'approche par systèmes, est décrite pour quelques exemples pratiques typiques. L'extension des possibilités de l'approche se fait en considérant les objets comme composés par des milieux continus, et ceci est décrit dans le second livre intitulé « Les milieux continus multiphysiques hors d'équilibre et leur modélisation ».