La tension superficielle
La capillarité est l’étude des interfaces déformables, entre un liquide et un gaz, ou un
liquide et un autre liquide non miscible.
1. Origine physique
À l’intérieur d’un liquide, chaque molécule bénéficie des interactions attractives de
la part des molécules voisines. La situation est différente à la surface du liquide où,
approximativement, la moitié des interactions attractives a disparu. Il faut donc fournir
de l’énergie pour exposer une molécule à la surface.
X J
O
c
û
Ю
t H
O
Г М
(y)
CT
>C L
O
U
Ce résultat est général : toute molécule située à une interface tend à rejoindre l’intérieur
du liquide et en conséquence, une interface tendra toujours à diminuer sa surface.
Une application immédiate concerne les aérosols : lorsque des gouttelettes de liquide
sont en suspension dans l’air, elles adoptent une forme sphérique. C’est en effet dans le
cas de la sphère que, pour un volume donné, la surface est minimale.
2. Définition
Considérons une interface dont on modifie la surface. Le travail ôVL correspondant à
cette variation est proportionnel à la variation de la surface 0Л :
bW = ydA
Le coefficient de proportionnalité, y, est appelé tension superficielle et dépend de la
nature des deux fluides en interface. L’équation aux dimensions de la formule précédente
indique que la tension superficielle s’exprime en J • nr^ (ou en N • m“').
Dans la suite nous nous intéresserons principalement aux interfaces avec l’air ; la tension
superficielle est alors caractéristique du fluide. Si l’on se réfère à son origine physique,
plus l’énergie de cohésion du liquide est élevée, plus les molécules ont tendance à quitter
l’interface et plus la valeur de la tension superficielle est grande. Le tableau suivant
donne quelques valeurs de tension superficielles.
Liq u id e
y(m j m^)
Ar
12
Etp
17
CH3OH
22
Clycérol
63
и р
73
Hg
485
Les tensions superficielles les plus faibles se rencontrent pour des liquides liés par
des forces de van der Waals (Ar, Et20) ; la présence de liaisons hydrogène (CH^OH,
glycérol et eau) augmente notablement ces valeurs. Enfin, on observe une très grande
tension superficielle dans le cas du mercure où les liaisons sont de type métallique.
426
La capillarité est l’étude des interfaces déformables, entre un liquide et un gaz, ou un
liquide et un autre liquide non miscible.
1. Origine physique
À l’intérieur d’un liquide, chaque molécule bénéficie des interactions attractives de
la part des molécules voisines. La situation est différente à la surface du liquide où,
approximativement, la moitié des interactions attractives a disparu. Il faut donc fournir
de l’énergie pour exposer une molécule à la surface.
X J
O
c
û
Ю
t H
O
Г М
(y)
CT
>C L
O
U
Ce résultat est général : toute molécule située à une interface tend à rejoindre l’intérieur
du liquide et en conséquence, une interface tendra toujours à diminuer sa surface.
Une application immédiate concerne les aérosols : lorsque des gouttelettes de liquide
sont en suspension dans l’air, elles adoptent une forme sphérique. C’est en effet dans le
cas de la sphère que, pour un volume donné, la surface est minimale.
2. Définition
Considérons une interface dont on modifie la surface. Le travail ôVL correspondant à
cette variation est proportionnel à la variation de la surface 0Л :
bW = ydA
Le coefficient de proportionnalité, y, est appelé tension superficielle et dépend de la
nature des deux fluides en interface. L’équation aux dimensions de la formule précédente
indique que la tension superficielle s’exprime en J • nr^ (ou en N • m“').
Dans la suite nous nous intéresserons principalement aux interfaces avec l’air ; la tension
superficielle est alors caractéristique du fluide. Si l’on se réfère à son origine physique,
plus l’énergie de cohésion du liquide est élevée, plus les molécules ont tendance à quitter
l’interface et plus la valeur de la tension superficielle est grande. Le tableau suivant
donne quelques valeurs de tension superficielles.
Liq u id e
y(m j m^)
Ar
12
Etp
17
CH3OH
22
Clycérol
63
и р
73
Hg
485
Les tensions superficielles les plus faibles se rencontrent pour des liquides liés par
des forces de van der Waals (Ar, Et20) ; la présence de liaisons hydrogène (CH^OH,
glycérol et eau) augmente notablement ces valeurs. Enfin, on observe une très grande
tension superficielle dans le cas du mercure où les liaisons sont de type métallique.
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