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Physique des systèmes complexes
Selon les valeurs des tensions superficielles différentes situations se produisent
1) le cosinus sera compris entre 0 et + 1 et correspondra à un angle inférieur à n/2
le liquide a tendance à mouiller le verre mais très imparfaitement,
2) le cosinus sera compris entre -1 et 0 et le liquide a tendance à ne pas mouiller
le verre,
3) Il n'existe pas de solution à l'équation (3) et le liquide s'étale parfaitement sur
toute la surface du verre : Il mouille parfaitement le verre.
Par exemple, une goutte d'eau déposée sur une surface de verre lisse et parfaitement propre mouille parfaitement le verre. Si le verre est légèrement sale, nous
nous trouvons dans la situation 1. Si le verre a été graissé, nous nous trouvons
dans la situation (2).
La situation (2) explique parfaitement pourquoi une aiguille à coudre graissée, les
canards et les insectes aquatiques peuvent flotter à la surface de l'eau et est également à la base des techniques d'imperméabilisation.
10.5. Les phénomènes de capillarité
Leur origine est de même nature que ce qui précède, mais cette fois la pesanteur
intervient. Lorsque l'on plonge une lame de verre dans un liquide, on constate que
celui-ci soit attire le liquide sur ses flancs, soit le repousse. Dans le premier cas, le
liquide exerce une force attractive sur la lame qui aura tendance à s'enfoncer si on
ne la maintient pas. Dans le second cas, la force est répulsive (figure 29).
Figure 29.
Considérons maintenant deux lames de verre de largeur let séparées d'une distance d suffisamment petite. Sous l'effet des forces de tension, le liquide monte (figure 30) ou descend d'une hauteur h entre les lames.
Pour déterminer la hauteur h, il suffit d'équilibrer les forces de tension avec la
force de pesanteur. Pour établir la formule nous considérons le cas de la montée.
Soit a la tension entre le liquide et le verre. Si nous négligeons les tensions superficielles entre le liquide et l'air, il vient une force de tension dirigée vers le haut et
dont l'amplitude vaut
Ftension = 21 a
(1)
Physique des systèmes complexes
Selon les valeurs des tensions superficielles différentes situations se produisent
1) le cosinus sera compris entre 0 et + 1 et correspondra à un angle inférieur à n/2
le liquide a tendance à mouiller le verre mais très imparfaitement,
2) le cosinus sera compris entre -1 et 0 et le liquide a tendance à ne pas mouiller
le verre,
3) Il n'existe pas de solution à l'équation (3) et le liquide s'étale parfaitement sur
toute la surface du verre : Il mouille parfaitement le verre.
Par exemple, une goutte d'eau déposée sur une surface de verre lisse et parfaitement propre mouille parfaitement le verre. Si le verre est légèrement sale, nous
nous trouvons dans la situation 1. Si le verre a été graissé, nous nous trouvons
dans la situation (2).
La situation (2) explique parfaitement pourquoi une aiguille à coudre graissée, les
canards et les insectes aquatiques peuvent flotter à la surface de l'eau et est également à la base des techniques d'imperméabilisation.
10.5. Les phénomènes de capillarité
Leur origine est de même nature que ce qui précède, mais cette fois la pesanteur
intervient. Lorsque l'on plonge une lame de verre dans un liquide, on constate que
celui-ci soit attire le liquide sur ses flancs, soit le repousse. Dans le premier cas, le
liquide exerce une force attractive sur la lame qui aura tendance à s'enfoncer si on
ne la maintient pas. Dans le second cas, la force est répulsive (figure 29).
Figure 29.
Considérons maintenant deux lames de verre de largeur let séparées d'une distance d suffisamment petite. Sous l'effet des forces de tension, le liquide monte (figure 30) ou descend d'une hauteur h entre les lames.
Pour déterminer la hauteur h, il suffit d'équilibrer les forces de tension avec la
force de pesanteur. Pour établir la formule nous considérons le cas de la montée.
Soit a la tension entre le liquide et le verre. Si nous négligeons les tensions superficielles entre le liquide et l'air, il vient une force de tension dirigée vers le haut et
dont l'amplitude vaut
Ftension = 21 a
(1)