MOUILLAGE
Dynamique des gouttes
On en arrive naturellement à la dynamique du mouillage et du démouillage. Se posent là des questions auxquelles on pense à peine tant les phénomènes nous sont familiers : ainsi, la vitesse à laquelle une goutte dégringole le long d'une vitre est étonnamment petite, si l'on songe à la faible viscosité de l'eau. Or on sait depuis les travaux de Scriven, dans les années 1970, que le frottement d'une goutte est exacerbé par la présence des lignes de contact qui la bordent. La friction visqueuse dans ces zones très minces est considérable, si bien que les gouttes vont de dix à cent fois moins vite que si ces lignes n'existaient pas : un film mince de liquide (comme celui qui couvre un pare-brise après que l'essuie-glace est passé) coule nettement plus vite qu'une goutte de même épaisseur. Le détail du frottement de ligne demeure l'objet d'études approfondies, tout comme les formes remarquables qui en découlent. Ainsi les gouttes, quand elles sont assez grosses (donc assez rapides), forment à l'arrière un coin dont l'observation est peut-être à l'origine de la représentation fallacieuse des gouttes de pluie (souvent représentées pointues) qui elles, cependant, ne frottent pas sur un solide, et n'ont donc aucune raison d'avoir de telles formes (T. Podgorski et al., 2001).
Une question au moins aussi importante est celle de l'impact : que ce soit la pluie qui frappe le sol, ou les petits jets d'encre de l'imprimante, la feuille de papier, il importe de comprendre la taille et les caractéristiques de la pastille mouillante qui se forme. Parmi les avancées récentes dans ce domaine, on peut citer cette découverte surprenante faite dans le groupe de Sidney Nagel, à Chicago, qui montre qu'une réduction de la pression atmosphérique peut modifier profondément ce qui se passe, en supprimant l'émission de micro-gouttelettes (les éclaboussures banalement liées à ces figures d'impact). L'impact dans une situation de non-mouillage est tout aussi intéressant. On observe alors un rebond complet du liquide, qui exploite l'élasticité des interfaces : le liquide peut stocker son énergie cinétique en déformation de surface et vice versa, faisant des gouttes autant de ressorts liquides, élastiques quoiqu'un peu mous.
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Écrit par
- David QUÉRÉ : directeur de recherche à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles ParisTech et au laboratoire d'hydrodynamique de l'École polytechnique
Classification
Médias
Goutte sur surface hydrophobe
(J. Bico
Effet lotus
I. Tischenko/ Shutterstock
Formes de gouttes en rotation
P. Aussillous
Autres références
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INTERFACES
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où ρ est la masse volumique du liquide et g l'accélération de la pesanteur. Si le mouillage (cf. infra) n'est pas parfait (θ ≠ 0), la loi de Jurin devient : h = 2 γ cos θ/ρgR. S'il n'y a pas mouillage du tout, le niveau du liquide s'abaisse dans le tube. -
LOTUS EFFET, physique
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Le lotus est une plante orientale dont les larges feuilles ont la propriété spectaculaire d'être très peu mouillées par l' eau. Que l'on jette une poignée de gouttes sur ces feuilles, et on verra autant de billes qui roulent sans la moindre friction apparente, et disparaissent très vite de la surface...
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...contact du liquide avec une surface verticale n'est pas droit. L'analyse du phénomène met en évidence le rôle de la tension superficielle ainsi que de la mouillabilité de la paroi du tube par le liquide, qui définit l'angle de contact θ. La dénivellation h du liquide dans le tube, comptée positivement... -
SURFACE PHÉNOMÈNES DE
- Écrit par Jean-François JOANNY et Jean SUZANNE
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Les phénomènes de mouillage correspondent au contact non pas de deux mais de trois phases, par exemple un solide, un liquide et une vapeur. Les trois interfaces sont associées à trois tensions interfaciales γsv, γsl et γlv et se rencontrent à la ligne de contact triple L. Le paramètre qui détermine...
