Sonoluminescence, quelques questions ... ?

[invitee1274303]

Bonsoir, quelques questions toutes bêtes concernant la sonochimie par ultrason, et surtout le phénomène de sonoluminescence.

Alors (un peu en vrac, désolé) si je comprends bien, au début de l'histoire, la sonoluminescence était produite avec une multitude de bulles. De nos jours, elle est étudiée en mode monobulle (je fais la distinction pour mes questions).
Le solvant utilisé est surtout l'eau (je considère cela par la suite) et on y dissout des gaz. Questions :

-En mode multibulles : est-ce que sur la durée l'eau se réchauffe (mélange diphasique gaz/eau avec T_gaz = 10 000 K en gros, sachant que les bulles sont de l'ordre du µm³, T_{eau_initiale} = 298 K) en admettant qu'on puisse faire un max de bulle dans un volume minimale d'eau (forme du bécher à dimensionner selon la longueur d'onde ultrasonore ? c'est peut-être une contrainte pour chauffer efficacement ?).

-Pour favoriser la formation de bulles sonoluminescentes, peut-on ajouter des amorces comme des impuretés ou une suspension colloïdale ? (Ou tout bêtement de la pierre ponce comme pour une ébullition ?)

-En mode monobulle (plus facile pour détailler) : Si les gaz dissouts dans l'eau déminéralisée (pH = 7 idéal) sont les gaz de l'air (N₂ et O₂) et vu que la T_bulle est importante, je suppose qu'il y aura aussi de la vapeur d'eau et des réactions genre hydrolyse, radicaux, ions (puisque c'est un plasma) ? Est-ce que cette eau va s'acidifier (je pense à la formation de NO, NO₂ donc HNO₃ ?) de manière mesurable ?

-Que ce passerait-il si je remplace l'eau déminéralisée par une solution d'ammoniaque ? Ou de l'eau ozonée ?

Vous l'aurez compris, je m'intéresse aux réactions chimiques possibles simples (???) pouvant influencer la température/composition de la bulle en implosion et/ou les modifs sur le solvant ... enfin je me dis que c'est tellement simple à préparer que ça a déjà du être fait ... M'enfin j'ai rien trouvé sur la toile (???)

Un grand merci à ceux qui pourront m'aider à clarifier/préciser ce sujet qui semble énigmatique
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[invite935b1a97]

c'est un sujet très intéressant en effet.

A priori non: l'eau ne va que s'échauffer tres peu. L'énergie dissipée est faible.
Rajouter des gaz (bulles) va favoriser l'effet de sonoluminescence vu que cela se produit en phase gazeuse. Je ne pense pas que des colloides auraient un quelconque effet.

Si les gaz dissouts dans l'eau déminéralisée (pH = 7 idéal) sont les gaz de l'air (N2 et O2) et vu que la Tbulle est importante, je suppose qu'il y aura aussi de la vapeur d'eau et des réactions genre hydrolyse, radicaux, ions (puisque c'est un plasma) ? Est-ce que cette eau va s'acidifier (je pense à la formation de NO, NO2 donc HNO3 ?) de manière mesurable ?

oui il y aura de la vapeur d'eau et c'est elle qui s'ionisera le plus facilement. Elle joue donc un role important en effet. L'eau devrait s'acidifiez légèrement en effet.
Dans de l'eau ammoniaquée ou peroxydée, ces molécules vont etre oxydées/décomposées en de nombreux constituants. Ce n'est pas forcément facile à prédire...

Cordialement,

[invitee1274303]

Merci Anacarsis !

ça confirme un peu ce que je pensais, l'énergie thermique dissipée est faible du point de vue transfert de chaleur de la phase gazeuse à la phase liquide. Mais d'un point de vue thermodynamique réactionnelle, je cherche à savoir si la production de certains composés (comme NO endothermique à partir des réactifs, et par la suite NO₂, HNO₃ exothermique, pour ne citer que quelques produits stables après application des ultrasons) grève la sonoluminescence, ou au contraire serait intéressant d'obtenir des produits par cette méthode ...

C'est pour ça que je ne suis pas sûr que rajouter n'importe quels gaz favorise ce phénomène (en terme d'énergie dégagée). Après ça doit être coton à prédire, mais d'un point de vue expérimental, juste doser les produits stables pour se faire une idée ...

Enfin tu parles d'oxydation, mon sous entendu était que cela permette des oxydations/combustions difficiles à obtenir autrement, si le solvant/soluté est combustible et/ou comburant.