CHAPITRE 2 – PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES
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où σ a est la contrainte appliquée et K Im la valeur de K I pour laquelle on
passe de la zone miroir à la zone grenue. L’équation (2.7) s’écrit le plus
souvent :
.
( 2 . 8 )
A est appelée la constante miroir. Pour le verre sodocalcique, A vaut environ 2,15 MPa.m
1/2 [107].
Lorsqu’on examine la surface des fragments, la mesure de r m permet à
travers l’équation (2.8) d’avoir une estimation de la valeur de la contrainte
appliquée au moment de la rupture.
6. Tension superficielle et énergie de surface
Au sein d’un liquide ou d’un solide isotrope, l’ensemble des forces de
liaison auxquelles est soumis un atome ont une résultante nulle alors que
celles qui agissent sur un atome situé à la surface libre ont une résultante f
non nulle dirigée vers l’intérieur. Par conséquent pour accroître l’aire de
la surface libre il faut fournir un travail pour transférer les atomes de
l’intérieur vers la surface, en s’opposant à la force f. On admet que si la
surface libre d’un système thermodynamique augmente de dA, son énergie libre augmente de dW = σ .dA.
Le facteur de proportionnalité σ entre le travail dépensé et l’accroissement de la surface se nomme « énergie de surface » et s’exprime en J.m
–2
.
La surface libre d’un liquide se comporte comme une enveloppe élastique qui essaie constamment de réduire ses dimensions. Si on la
découpe par une ligne imaginaire, on montre que σ est assimilable à une
force située dans le plan de la surface, perpendiculaire à cette ligne et qui
maintiendrait sur l’unité de longueur la liaison entre les molécules du
liquide. Ainsi pour un liquide, σ prend également le nom de « tension
superficielle ». On l’exprime alors en N.m
–1
.
Dans la technologie verrière, l’énergie de surface et d’interface du
liquide verrogène joue un rôle important en de nombreuses circonstances. Au cours de l’élaboration du verre, la dissolution des grains de sable
dans la masse liquide, la formation et la genèse des bulles de gaz nées au
sein du bain de verre ou à la surface des parois réfractaires sont autant
de phénomènes conditionnés par la tension superficielle. Puis, au cours
de la mise en œuvre des procédés de formage (voir Chap. 7), il faut appliquer des forces pour créer les nouvelles surfaces libres. À l’inverse, lorsque la technique implique une réduction de surface, comme dans le cas
du frittage, la tension superficielle constitue l’élément moteur de la cinétique de densification (voir A.4). Il est donc nécessaire de mesurer la tension superficielle des verres fondus.
σ a r m A
=
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où σ a est la contrainte appliquée et K Im la valeur de K I pour laquelle on
passe de la zone miroir à la zone grenue. L’équation (2.7) s’écrit le plus
souvent :
.
( 2 . 8 )
A est appelée la constante miroir. Pour le verre sodocalcique, A vaut environ 2,15 MPa.m
1/2 [107].
Lorsqu’on examine la surface des fragments, la mesure de r m permet à
travers l’équation (2.8) d’avoir une estimation de la valeur de la contrainte
appliquée au moment de la rupture.
6. Tension superficielle et énergie de surface
Au sein d’un liquide ou d’un solide isotrope, l’ensemble des forces de
liaison auxquelles est soumis un atome ont une résultante nulle alors que
celles qui agissent sur un atome situé à la surface libre ont une résultante f
non nulle dirigée vers l’intérieur. Par conséquent pour accroître l’aire de
la surface libre il faut fournir un travail pour transférer les atomes de
l’intérieur vers la surface, en s’opposant à la force f. On admet que si la
surface libre d’un système thermodynamique augmente de dA, son énergie libre augmente de dW = σ .dA.
Le facteur de proportionnalité σ entre le travail dépensé et l’accroissement de la surface se nomme « énergie de surface » et s’exprime en J.m
–2
.
La surface libre d’un liquide se comporte comme une enveloppe élastique qui essaie constamment de réduire ses dimensions. Si on la
découpe par une ligne imaginaire, on montre que σ est assimilable à une
force située dans le plan de la surface, perpendiculaire à cette ligne et qui
maintiendrait sur l’unité de longueur la liaison entre les molécules du
liquide. Ainsi pour un liquide, σ prend également le nom de « tension
superficielle ». On l’exprime alors en N.m
–1
.
Dans la technologie verrière, l’énergie de surface et d’interface du
liquide verrogène joue un rôle important en de nombreuses circonstances. Au cours de l’élaboration du verre, la dissolution des grains de sable
dans la masse liquide, la formation et la genèse des bulles de gaz nées au
sein du bain de verre ou à la surface des parois réfractaires sont autant
de phénomènes conditionnés par la tension superficielle. Puis, au cours
de la mise en œuvre des procédés de formage (voir Chap. 7), il faut appliquer des forces pour créer les nouvelles surfaces libres. À l’inverse, lorsque la technique implique une réduction de surface, comme dans le cas
du frittage, la tension superficielle constitue l’élément moteur de la cinétique de densification (voir A.4). Il est donc nécessaire de mesurer la tension superficielle des verres fondus.
σ a r m A
=