Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
F

fluidique (suite)

Principes de base

On utilise en fluidique des écoulements sensibilisés à une action extérieure par leur nature ou par leur interaction avec les parois qui les bordent. Ainsi, un jet principal, dit « jet de puissance », perturbé par l’action d’un jet de commande donne un écoulement variable dans un récepteur.

Les principaux effets utilisés sont le passage provoqué du régime laminaire au régime turbulent produisant l’éclatement du jet, la déviation de la direction d’un jet par un jet transversal de plus faible puissance, la commande de l’attachement spontané d’un jet à une paroi inclinée ou courbe, la création d’une dépression dans un écoulement rendu tourbillonnaire, le modelage de la figure d’écoulement formé par l’impact de deux jets opposés...

Les composants des circuits fluidiques, dits « modules élémentaires », réalisent des fonctions simples, logiques ou analogiques selon que l’écoulement dans les canaux de sortie change brusquement d’état ou varie graduellement sous l’effet de la commande. On distingue les composants actifs, pourvus d’une alimentation continue en fluide sous pression, capables d’amplifier un signal, des composants passifs, qui ne combinent que des signaux de commande.

Les composants à pièces mobiles sont réalisés à l’aide de petites membranes, de clapets différentiels ou de tiroirs.


Historique

Les phénomènes de mécanique des fluides utilisés en fluidique sont connus depuis fort longtemps. L’effet d’attachement a été décrit par Thomas Young (1800 et expérimenté par Henri Maxime Bouasse (1932), avant d’être employé par Henri Coandă. Des descriptions de composants fluidiques remontent à 1927 (R. E. Hall). La première application industrielle connue, faite en France en 1954, concerne l’inversion de la poussée des turboréacteurs (Raymond Marchal, Jean Bertin). Une équipe dirigée par Billy M. Horton aux États-Unis créa les premiers composants des circuits de traitement de l’information à partir de 1960 et contribua fortement à l’essor de la technique fluidique.


Techniques de réalisation emploi

Les composants fluidiques sans pièces mobiles sont constitués de fins canaux rectangulaires ou cylindriques obtenus par gravure dans les plaques de matériaux divers (plastique, métal, verre, céramique) ou par assemblage de tubes. Ils sont connectés à l’aide de tubes ou de canaux gravés (circuits intégrés). Bien que beaucoup moins rapides que les composants électroniques, ils remplissent les mêmes fonctions et restent utilisables dans des conditions d’environnement sévères (températures très basses ou très élevées, radiations nucléaires). Ils trouvent naturellement leur emploi dans l’automatisation des processus intéressant les fluides.

C. P.

fluor

Corps simple gazeux non métallique.


Il a été découvert par sir Humphry Davy* au début du xixe s. À la fin du xviiie s., C. W. Scheele* avait préparé l’acide fluorhydrique en attaquant du fluorure de calcium par de l’acide sulfurique.

Ampère* avait considéré que cet acide résultait de l’union de l’hydrogène avec un élément qui était alors inconnu, et il fallut attendre 1886 pour que H. Moissan* réussît à obtenir le fluor libre.


État naturel

Le fluor est un élément très disséminé dans les roches. Moins abondant dans la lithosphère que le chlore (0,08 p. 100 au lieu de 0,19 p. 100), il est nettement plus abondant que le brome et surtout que l’iode. Le principal minéral est le fluorure de calcium CaF2 (fluorine ou spathfluor) ; on rencontre aussi la cryolithe, de formule Na3AlF6, et différents phosphates naturels sont des apatites contenant du fluor.


Atome

Le fluor a le numéro atomique 9 ; il en résulte pour l’état fondamental de l’atome la structure électronique 1s2, 2s2, 2p5. Cet élément n’existe à l’état naturel que sous la forme d’isotope19F. Les énergies successives d’ionisation ont les valeurs suivantes : 17,4 eV, 35,0 eV, 62,6 eV, 87,2 eV, 114,2 eV, 147,1 eV, 185,2 eV, 953,6 eV. Le rayon atomique est de 0,72 Å, et celui du cation fluorure F– est de 1,36 Å. L’affinité électronique du fluor est de 3,74 eV.


Corps simple

Le fluor est un gaz jaunâtre qui, sous la pression d’une atmosphère, se liquéfie à – 188 °C et se solidifie à – 218 °C. Sous tous les états physiques, il se présente sous forme de molécules diatomiques.

Il est le plus réactif et le plus électronégatif de tous les corps simples. Sa grande activité chimique est liée à son affinité électronique élevée et à l’énergie limitée nécessaire pour rompre la liaison entre les deux atomes qui forment la molécule de fluor.

Il existe des composés oxygénés du fluor F2O et F2O2, mais on ne connaît ni acides ni sels oxygénés analogues à ceux que l’on rencontre avec les autres halogènes.

Le fluor se combine directement avec tous les corps simples, sauf avec l’azote et l’oxygène.

Il s’unit à l’hydrogène avec explosion même à – 252 °C. Il attaque presque tous les métaux, généralement à la température ordinaire. Un certain nombre de métaux se recouvrent rapidement d’une couche protectrice de fluorure qui empêche une attaque plus profonde. C’est le cas du fer et du cuivre.

Le fluor donne des réactions d’addition avec un certain nombre de substances, tels le dioxyde d’azote NO2 ou l’anhydride sulfureux SO2.

Il réagit très facilement avec l’eau avec formation de fluorure d’hydrogène, d’oxygène et d’azote. Avec les solutions aqueuses de bases alcalines, on obtient le difluorure d’oxygène OF2 en même temps qu’un fluorure alcalin. Le fluor déplace facilement les autres halogènes de leurs composés ainsi que l’oxygène d’un certain nombre d’oxydes.

Par action du fluor sur le carbone, on obtient différents fluorocarbures. On peut obtenir des produits de substitution du fluor à l’hydrogène par action du fluor dans des hydrocarbures, en opérant de façon à éviter un phénomène brutal.

On obtient le fluor par électrolyse d’un mélange anhydre convenable de fluorure alcalin et de fluorure d’hydrogène.