Mesure de la constante de Boltzmann par procédé acoustique en cavité, étude du couplage fluide/structure par mesures acoustiques et électromagnétiques en mélange gazeux

La communaute scientifique internationale cherche depuis quelques annees a definir le kelvin a partir d'une constante fondamentale dont la valeur numerique serait figee. Pour que l'unite de temperature fasse l'objet d'un telle redefinition, cette constante, la constante de Boltzmann $k$, devra etre connue avec une incertitude relative inferieure a $10^{-6}$. La methode choisie ici pour la determination de $k$ repose sur la mesure des frequences de resonance acoustiques d'un gaz pur en cavite quasi spherique. Le niveau de precision accessible actuellement grâce aux techniques de mesures mises en œuvre ici impose une precision du meme ordre pour la modelisation acoustique associee a cette experience. Les modeles analytiques etudies doivent ainsi tenir compte des effets couples de diverses sources de perturbations (imperfections de sphericite, effets visqueux et thermiques, transducteurs, discontinuites en paroi...), et des couplages intermodaux resultants. L'accent est mis ici sur la comprehension du couplage fluide/structure dont les effets, bien que significatifs, ne peuvent toujours pas etre pris en compte dans les modeles analytiques avec une precision suffisante. Une methode experimentale reposant sur la mesure de frequences de resonance acoustiques et electromagnetiques dans un melange gazeux de composition variable a donc ete mise au point a l'INRiM afin d'etudier la reponse de la coque a differents modes acoustiques. La variation progressive de la composition du gaz (de l'helium a l'argon pur) permet de faire varier significativement la vitesse du son, et ainsi la frequence de resonance de chaque mode acoustique, sur plusieurs milliers a dizaines de milliers de Hertz. Les premiers resultats experimentaux ont permis d'identifier des modes de resonance de la coque susceptibles de perturber fortement la determination de $k$. Par-dela, une telle etude presente egalement un interet pour la mesure des proprietes physiques de melanges gazeux par methodes acoustiques et electromagnetiques.