Une méthode universelle de calcul de l'entropie des liquides a été créée

Mécanique

Équipe éditoriale du site web Innovation technologique - 31 juillet 2025

Ces travaux apportent un outil très attendu pour de vastes applications industrielles et scientifiques. [Image : SIT/AI-Generated]

Calcul de l'entropie d'un liquide

Les scientifiques ont finalement développé une technique permettant de calculer concrètement l' entropie d'un liquide en utilisant une approche non empirique : seules les espèces atomiques suffisent pour le calcul.

Cette technique révolutionnaire élimine le besoin de grandes quantités de données expérimentales requises aujourd’hui, ouvrant la voie à de meilleures prévisions des réactions chimiques et à l’optimisation de nombreuses applications industrielles impliquant des liquides.

Malgré la demande croissante de données thermodynamiques sur les liquides dans un large éventail de domaines scientifiques et industriels, il n’existe toujours pas de données expérimentales fiables pour une large gamme de conditions de température et de pression pour de nombreux matériaux et substances.

Koun Shirai et ses collègues de l'Université d'Osaka au Japon ont utilisé des simulations informatiques basées sur les premiers principes (principes physiques fondamentaux, issus de la théorie dite de la fonctionnelle de la densité ) pour modéliser les interactions atomiques au sein du liquide. En tenant compte de ces interactions, ils ont pu prédire avec précision l'entropie sans s'appuyer sur des mesures empiriques.

L'approche a été validée par rapport aux données expérimentales existantes pour plusieurs liquides. Par exemple, la méthode a permis de prédire l'entropie du sodium liquide avec une grande précision, en concordant avec les données expérimentales sur une large plage de températures, y compris celles supérieures au point de fusion.

Ce succès avec un système aussi bien étudié que le sodium liquide, affirme l’équipe, confirme la robustesse de leur méthode et son potentiel d’application plus large à des liquides plus complexes.

Entropie du sodium liquide (Na) : calcul actuel (rouge) et données expérimentales (noir). La valeur d'entropie est normalisée par la constante des gaz R. T1 désigne la température de fusion. [Image : Koun Shirai et al. - 10.1088/1361-648X/ade83e]

Outil universel

L’élimination du besoin de données expérimentales pour calculer l’entropie des liquides constitue une avancée fondamentale.

Des calculs d'entropie précis sont essentiels pour comprendre et prédire le comportement des liquides dans divers processus chimiques et matériaux. Cette nouvelle méthode constitue donc un outil prédictif très attendu par les scientifiques et les ingénieurs, permettant l'optimisation des réactions et des propriétés des matériaux.

« Jusqu'à présent, il n'existait pas de méthode standardisée pour calculer l'entropie des liquides. Notre méthode représente une avancée significative, offrant un outil universel applicable à une large gamme de liquides. Cette avancée améliorera considérablement la prédiction des réactions chimiques et optimisera divers procédés de matériaux impliquant des liquides », a déclaré le professeur Koun Shirai, coordinateur de l'équipe.

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