Superposition chaotique de liquides

[142857]

Bonjour,

J'aurai une question en apparence assez simple concernant la construction d'un objet faisant intervenir des notions de chimie et de mécanique des fluides. N'étant pas compétant dans le domaine, j'aurai aimé avoir l'avis de personnes qui s'y connaissent un peu sur le sujet.

Je voudrais basiquement savoir s'il existe des liquides pouvant présenter un comportement chaotique de superposition.

Ce que je recherche serait un moyen de générer de l'aléatoire a partir d'un dispositif physique, un peu à l'image d'un dé, mais utilisant des fluides. J'imaginais ainsi créer une sorte de contenant (de la taille d'un dé par exemple) dont la face supérieur serait transparente et d'y introduire plusieurs liquides de couleurs distinctement différentes.

Je me suis dit qu'il était peut-être possible que des liquides exactement de mêmes densité mais non-miscibles permettent de générer cette aléatoire en considérant, après agitation de la boite, la position des liquides les uns par rapports aux autres une fois la phase d'effusion passé et un retour a la stabilité. Selon moi, il y aurait logiquement un liquide au dessus de l'autre, celui-là serai ainsi visible a travers la face supérieur transparente de mon objet, mais si ces derniers ont la même densité, est-ce que la positions relative des liquides ne pourraient pas différer chaotiquement en réitérant l'expérience.
Dans le cas où ma suggestion ne serait physiquement pas envisageable a cause d'un phénomène que j'aurai omis, y aurais il une façon de créer un tel dispositif en ajoutant des propriétés à mes fluides, voire à la structure de la boite ?

Une petite précision, j'aimerai que l'objet soit relativement simple a concevoir et je m'interdit ainsi l'usage de toute forme d'électronique ou de structure trop complexe à mettre en œuvre dans la création de la structure de la boite.

Merci d'avance pour vos réponses !
-----

[Deedee81]

Salut,

En l'absence de réactions chimiques, normalement on a formation d'équilibre non "fractal", à cause de la minimisation des tensions de surface.

A moins que.... on a voir s'il y a d'autres réponses;

[mach3]

Déjà trouver plus de 5 ou 6 liquides non miscibles (sans se poser la question de la densité), c'est pas évident (pour 4 on a eau-nitrométhane-heptane-mercure par exemple, après il faut voir avec certaines huiles, comme celles de silicone...)

Trouver des liquides de même densité, c'est encore plus dur, ou alors il s'agit de mélanges dont la composition a été ajustée très précisément, avec en général une égalité de densité valable seulement à une certaine température (parce que même densité ne veut pas dire même dilatation thermique).

Trouver n liquides non miscibles entre eux et de même densité, c'est un peu la quadrature du cercle...

Admettons qu'on les trouve, il faudrait en plus qu'ils ait une couleur différente...

Admettons qu'on les trouve quand même, je vois pas trop comment on pourra voir lequel est au-dessus s'il n'y a qu'une fenêtre au-dessus, à moins qu'aucun ne soit transparent...

De plus il n'y a aucune raison qu'un seul liquide soit présent au-dessus, ça pourra être plusieurs...

J'ai bien peur que ce soit totalement infaisable.

m@ch3

[Baal149]

Bonjour,

N'étant pas physicien, je ne sais pas si un tel système marcherait. Si Deedee81 veut bien préciser ce que ça implique d'avoir un équilibre non fractal (j'ai beau cherché je ne comprends pas l'implication dans le domaine des fluides).
Par expérience, je pense que ça risque de poser problème vu que les fluides n'ont pas des comportement parfait (l'un bien en dessus de l'autre) mais on tendance à "accrocher" au parois. Donc tu risques de te retrouver avec des bulles non mélangés au niveau de ta zone de lecture.

Si tout fois c'est faisable (ou si tu veux tester). Il y a plusieurs points à prendre en compte :

1) Il faut une bulle d'air dans le dispositif, sinon les phases ne bougera pas suffisamment dans ta boîte (quand on secoue un jus d'orange pour disperser la pulpe, c'est grâce à la bulle d'air que le mélange se fait facilement). Si tu ne mets pas de bulle d'air, le risque c'est qu'en bougeant pas suffisamment les phases vont peu bouger et le résultat risque de trop se répéter d'un lancé à l'autre. Et vu que la bulle d'air se retrouvera en haut, ça risque d'être gênant (à moins que ta boîte ait des protubérances en haut sur les côtés pour accueillir l'air, mais ça complique le dispositif).

2) Pour avoir des phases qui ne se mélange pas, tu es presque obligé de partir avec une phase aqueuse (d=1,0). Ce qui veut dire qu'il faut que la densité de ta phase organique (qui ne se mélange pas dans l'eau) devra aussi avoir une densité égale.
Donc le mieux c'est de cherche un mélange de solvant organique qui puisse atteindre une densité de 1 : du genre dichlorométhane (d=1,33) + acétate d’éthyle (d=0,92).

Problème, le dichlorométhane n'est pas conseillé à l'usage (surtout pour du non professionnel).

3) Pour éviter que les colorants se mélangent dans les deux phases ; les phases doivent donc être adaptés aussi. Le mieux est d'avoir une phase aqueuse avec des sels comme colorant (du genre sel de fer pour du rouge, sel de cuivre pour du bleu qui sont très hydrophile, etc.). Ensuite il faut un colorant pour la phase organique qui soit très hydrophobe (ce qui risque d'être plus difficile à trouver car bien souvent ils sont, au moins un peu, hydrophile).


NB : je partais du principe d'avoir seulement 2 liquides car, effectivement, au delà c'est compliqué pour avoir la même densité.
NB2 : une seule fenêtre de lecture est nécessaire vu que la boîte n'est pas lancé mais simplement agitée pour mélanger les fluides et attendre qu'un des fluides prenne le pas sur les autres au niveau de la fenêtre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

N'étant pas physicien, je ne sais pas si un tel système marcherait. Si Deedee81 veut bien préciser ce que ça implique d'avoir un équilibre non fractal (j'ai beau cherché je ne comprends pas l'implication dans le domaine des fluides).

Des states par exemple (comme l'huile et l'eau, sauf que là c'est évident car des densités différentes).

Si on peut vigoureusement agiter ça peut en effet marcher (mais je passe la main pour les substances à employer).

[142857]

"De plus il n'y a aucune raison qu'un seul liquide soit présent au-dessus, ça pourra être plusieurs..."

"Par expérience, je pense que ça risque de poser problème vu que les fluides n'ont pas des comportement parfait (l'un bien en dessus de l'autre) mais on tendance à "accrocher" au parois. Donc tu risques de te retrouver avec des bulles non mélangés au niveau de ta zone de lecture."
-

En effet, ça m'apparait être le principal problème avec mon idée. Partons du principe que j'ai n liquides non-miscibles et de couleurs différentes (avec probablement n=2 mais bref), j'aimerai trouver un moyen d'empêcher la formation de bulles de plusieurs liquides différents sur la surface de lecture. Il me faudrait une propriété supplémentaire qui empêche la présence commun de ces liquides à la surface. Si en plus j'ai besoin d'une bulle d'air comme le suggère Baal149, ça complique l'affaire...

[142857]

Deja, est-ce que remplacer la surface plate par une pointe permettrai de ne laisser qu'une bulle au sommet (qui pourrait constituer l'information du tirage) ? Ou bien les bulles des deux mélanges se fragmenteraient jusqu'à une taille microscopique ?

Ensuite, pour la bulle d'air, le fait de mettre un espace supplémentaire pour la stocker hors de la pointe m'apparait etre le plus pertinent, mais en effet ça complique un peu la structure de l'objet.

Et il y a un autre problème qui est la lisibilité : avec une pointe, la surface supérieure colorée visible sera minuscule par rapport a un modèle de surface plate. Peut-être est il possible que le bout de la point s'élargisse en une surface de répartition de volume minuscule mais occupant toute la partie supérieure de l'objet. Permettant ainsi a la dernière bulle de la pointe de se diffuser dans ce fin espace, ce qui permettra de le rendre plus visible.

[ecolami]

Bonsoir,
Quand on mélange deux solvants dont un chloré de densité supérieure a 1 avec un non chloré plus léger afin d'obtenir une densité de 1 on s'aperçoit en présence d'eau que le tout a tendance a faire une émulsion instable et il apparaît plusieurs phases solvant une en haut et l'autre en bas avec quelques gouttelettes entre les deux.Si on verse avec précaution on peut obtenir une boule de solvant au centre. Mais la moindre agitation défait tout.
On peut aussi employer de l'HEPTANE qui une densite et et un temp. d'ébullition presque identique a l'eau.