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Ann. Phys. Fr.
Volume 22, Number 1-2, 1997
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Page(s) | 181 - 231 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:199701008 | |
Published online | 15 January 1997 |
Théorie visco-élastique non-extensive VI. Application à un liquide formant une phase vitreuse : l'OrthoTerPhényl (OTP)
Non-Extensive Visco-Elastic Theory VI. Application to a Glass Forming Liquid: OrthoTerPhenyl (OTP)
Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée, SI3M/PCM, CEA Grenoble, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France
La théorie visco-élastique non-extensive développée dans (I-V) est testée à l'aide d'un grand nombre de données expérimentales concernant un liquide formant une phase vitreuse. Le système choisi est l'orthoterphényl (OTP), qui a été très étudié depuis un demi-siècle, et a beaucoup servi à tester diverses théories et modèles. En utilisant systématiquement les idées développées dans les articles précédents (I-V), on obtient une description cohérente assez simple d'un grand nombre de ces données expérimentales de nature statique, dynamique, thermodynamique et spectroscopique, si l'on suppose que la phase visqueuse, entre le point de fusion du cristal et la température de transition vitreuse est une transition de la théorie, à la fois translationnelle et rotationnelle, très "étalée" sur cet intervalle de température. Cette analyse assez complète de ce système particulier, suggère que la théorie devrait permettre de décrire, de façon unifiée, les propriétés physiques des liquides dans leur état stable entre la température d'ébullition et celle de fusion du cristal, et, quand ils peuvent être sur-refroidis, dans leurs états métastables jusqu'aux très basses températures. Dans ce dernier cas, la description fournit, entre autres choses, une interprétation simple des caractéristiques expérimentales connues sous les vocables de "relaxation α", "relaxation β" et "pic de bosons". On suggère que l'étalement de la transition est associée avec l'apparition de fluctuations spatiales de la densité, qui rendent le milieu inhomogène. La densité locale maximum augmente plus vite que la densité moyenne quand la température diminue, et semble saturer à la température de transition vitreuse.
Abstract
The non-extensive visco-elastic theory developed in articles (I-V) is tested using experimental data of a glass forming liquid, orthoterphenyl (OTP). This system has been widely studied during the last fifty years. One obtains a coherent and rather simple description of a large number of these data, of statical, dynamical, thermodynamical and spectroscopical nature, if one supposes that the viscous phase between the melting temperature of the crystal and the glass transition temperature is a (quasi) simultaneous translational and rotational transition predicted by the theory, spread over this temperature range. The rather comprehensive analysis presented on this particular system, suggests that the theory is adequate to describe, in a unified manner, the main physical properties of liquids in their stable state between the boiling temperature and the melting temperature of the crystal, and, when they can be supercooled, in their metastables states until very low temperatures. In this latter situation, the description provides, among other things, a simple interpretation of the experimental features associated with the so-called "α relaxation", "β relaxation" and "boson peak". It is suggested that spreading of the transition is to be associated with onset of spatial density fluctuations, transforming the medium from homogeneous to inhomogeneous. The maximum local density increases faster than the average density as temperature decreases, and seems to level off at the conventional glass transition temperature.
© EDP Sciences, 1997