Nous avons étudié expérimentalement les interactions moléculaires gaz-gaz et gaz-adsorbant à partir de la description du viriel de l'état gazeux. Les valeurs mesurées de la permittivité statique et de la concentration du gaz adsorbé à l'interface gaz-solide ont été analysées sur la base de l'équation d'état du viriel. L'atout majeur de l'équation d'état du viriel est que de toutes les équations d'état (empiriques pour la plupart), elle est la seule reliable systématiquement à des paramètres théoriques clairement formulés, parce que les coefficients du. viriel sont directement reliés aux interactions moléculaires présentes.

Ce travail a montré que la description du. viriel est un bon outil de prédiction des paramètres d'état des fluides gazeux purs ou de leurs mélanges à partir de la mesure de la permittivité, d'une part, de caractérisation des interfaces gaz-solide et d'optimisation du processus d'activation permettant de produire les charbons microporeux ayant des caractéristiques voulues de l'autre.

La détermination expérimentale des propriétés thermophysiques de trois mélanges binaires méthane-éthane nous a permis de montrer que l'équation d'état du viriel et la méthode diélectrique fournissaient des prédictions fiables des concentrations molaires volumiques de mélanges binaires de fluides gazeux renfermant majoritairement du méthane. Les écarts relatifs entre nos valeurs du facteur de compressibilité et celles de l'équation du Groupe européen de recherches gazières (GERG) restent inférieurs à 0,4% pour des pressions atteignant 12 MPa.

Les caractéristiques thermophysiques de neuf mélanges ternaires appartenant aux systèmes méthane-éthane-azote, méthane-dioxyde de carbone-azote et méthane-éthanedioxyde de carbone ont été étudiées. Nous avons montré que pour ces mélanges plus complexes que les précédents, la description du viriel permet aussi de prédire les propriétés d'état. Les valeurs des trois premiers coefficients du viriel de la constante diélectrique et celles des deuxième et troisième coefficient du viriel thermophysique de la plupart des mélanges ternaires étudiés sont, dans les limites d'incertitude, en accord avec celles disponibles dans la littérature ou évaluées à partir des règles des mélanges. L'écart relatif moyen entre nos valeurs du facteur de compressibilité et celles de l'équation GERG restent inférieurs à 0,11%.

La description du viriel de l'imperfection des fluides gazeux a été appliquée à l'interface adsorbat-adsorbant pour l'adsorption du méthane sur des charbons activés à la vapeur d'eau préparés à partir d'une même matière première, le CNS-201, en faisant varier la durée de l'activation. Les isothermes d'adsorption du méthane sur les charbons activés ont été déduites de mesures à haute pression et à des pressions subatmosphériques. L'analyse du viriel permet d'optimiser le processus d'activation par la détemination de la durée optimale de l'activation.

8 mai 2000