Chap. 13. Les phénomènes de surface
13.2 ASCENSION CAPILLAIRE
13.2.1 Capillarité
L'existence des forces de tensions superficielles ou forces capillaires explique l’ascension des liquides dans des tubes capillaires.
Si on plonge un tube capillaire dans de l’eau, on observe que l’eau monte dans le
tube. De plus, la surface libre de l’eau dans le capillaire n’est pas plane et horizontale.
Cette ascension de l’eau, dans le capillaire, caractérise les phénomènes de capillarité
et s’explique par la dépression qui accompagne la traversée du ménisque.
Ce phénomène dépend des grandeurs relatives des forces de cohésion et d’adhésion des substances. Ainsi l’eau monte dans un tube capillaire alors que le mercure s’abaisse (Fig. 13.10). Le degré d’ascension (ou d’abaissement) d’un liquide
est lié à la tension superficielle ainsi qu’à l’angle de raccordement 0 et au rayon r
du capillaire.
Figure 13.10
13.2.2 Loi de Jurin
C onsidérons un liquide mouillant dans lequel on plonge un tube capillaire de rayon r
( Fig. 13.11). La hauteur d ascension de l'eau est h et l’angle de raccordement est 6.
Étudions 1 équilibre du cylindre d eau de hauteur h et de rayon r.
Il est soumis, d une part, à son poids P, et d'autre part, à la résultante F des tensions
superficielles.
L'équilibre de cette colonne d'eau se traduit par ~P + ~F = ()'.
P = m g = pV~g = pSh~g = p7rr~h~g.
Ln projetant I équation P+ F = 0 selon un axe vertical ascendant, on obtient:
Fz — pnr'hg = 0.
Or F: = F cos 6 avec F = yl = 27rry car / = 2nr
13.2 ASCENSION CAPILLAIRE
13.2.1 Capillarité
L'existence des forces de tensions superficielles ou forces capillaires explique l’ascension des liquides dans des tubes capillaires.
Si on plonge un tube capillaire dans de l’eau, on observe que l’eau monte dans le
tube. De plus, la surface libre de l’eau dans le capillaire n’est pas plane et horizontale.
Cette ascension de l’eau, dans le capillaire, caractérise les phénomènes de capillarité
et s’explique par la dépression qui accompagne la traversée du ménisque.
Ce phénomène dépend des grandeurs relatives des forces de cohésion et d’adhésion des substances. Ainsi l’eau monte dans un tube capillaire alors que le mercure s’abaisse (Fig. 13.10). Le degré d’ascension (ou d’abaissement) d’un liquide
est lié à la tension superficielle ainsi qu’à l’angle de raccordement 0 et au rayon r
du capillaire.
Figure 13.10
13.2.2 Loi de Jurin
C onsidérons un liquide mouillant dans lequel on plonge un tube capillaire de rayon r
( Fig. 13.11). La hauteur d ascension de l'eau est h et l’angle de raccordement est 6.
Étudions 1 équilibre du cylindre d eau de hauteur h et de rayon r.
Il est soumis, d une part, à son poids P, et d'autre part, à la résultante F des tensions
superficielles.
L'équilibre de cette colonne d'eau se traduit par ~P + ~F = ()'.
P = m g = pV~g = pSh~g = p7rr~h~g.
Ln projetant I équation P+ F = 0 selon un axe vertical ascendant, on obtient:
Fz — pnr'hg = 0.
Or F: = F cos 6 avec F = yl = 27rry car / = 2nr