tension superficielle : paradoxal ?

[benjgru]

bonjour,

si j'ai bien compris la tension superficielle d'un liquide est dirigée vers l'intérieur du liquide, et est due à la non compensation des forces de Van der Waals à l'interface liquide/gaz .
Donc pour un liquide soumis à la pesanteur , cette force s'exercera à l'interface liquide/air, vers le bas.
( Merci de me corriger si c'est faux)

Comment expliquer alors que l'interface liquide/gaz puisse aussi créer une force dirigée vers le haut (donc vers l'extérieur de l'interface) et puisse ainsi maintenir à la surface, un insecte, une épingle ... en compensant leur poids (même s'il est faible) ?

Merci d'avance.
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[obi76]

si tu mets une épingle à la surface de l'eau, tu va avoir une interface solide/liquide. Ce n'est plus l'interface gaz/liquide qui va produire une force sur le solide.

Si c'est pas clair...

[benjgru]

j'y avais pas pensé...
donc une interface solide /liquide crée une force vers le haut en l'occurence...OK !

et je suppose que la tension superficielle dépend beaucoup de la température, pression au-dessus du liquide : l'eau en ébullition a sa tension qui tend vers zéro non?

[obi76]

non je verai pas ça comme ça. Enfin pour pas dire de bêtise je dis rien...

(pour l'eau en ébullition non la tension superficielle ne tend pas vers 0).

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Je crois que la phrase "la force de la tension superficielle est dirigée vers le liquide est trompeuse.

Par exemple, dans un capillaire, la force qui fait monter le liquide est dirigée vers le haut et la pression à l'intérieur du liquide, près de la surface, est inférieure coté liquide que coté air.

Je pense qu'il faut plutôt considérer que la tension superficielle tend a minimiser la surface du liquide, en tenant compte des conditions de bord (angles de contact, par exemple).

Quand vous mettez une épingle sur l'eau. Il faut que l'épingle ne soit pas mouillée par l'eau. Si c'est le cas, l'épingle coule. Après avoir tripoté l'épingle avec vos doigts sales (ou même propres), elle est recouverte d'une couche de graisse qui empêche l'eau de la mouiller. Elle appuie sur la surface et comme elle ne peut pas la percer car l'angle de contact avec une surface imperméable et de 180°, elle fait un creux qui augmente la surface de liquide, ce qui crée une force vers le haut, comme quand vous poussez votre doigt dans un ballon de baudruche.
Si vous utilisez une épingle dégraissée et propre, elle se fait mouiller par l'eau et coule.

Au revoir.

[benjgru]

ok merci beaucoup LPFR, je crois que j'y vois plus clair et c'est bien ce qui me semblait : la tension superficielle est qqchose de complexe !

est-ce que tu sais comment cette force est affectée par la température (liquide en ébullition ?), la pression au-dessus du liquide, et plus dur : pour un liquide superfluide qu'en est-il ??

d'avance merci .

PS Je prends toutes propositions de n'importe qui , de toutes façons la littérature est très hétérogène vis-à vis de la notion de tension superficielle ...

[obi76]

Je pense que la tension superficielle devient nulle lorsqu'on s'approche du point triple, zone ou il n'y a plus séparation nette de l'état gazeux et liquide. C'est un état super critique mais je ne sais pas si cette raison est suffisante pour affirmer que la tension tende vers 0.

A voir.

[benjgru]

(pour l'eau en ébullition non la tension superficielle ne tend pas vers 0).

comment expliquer alors que les molécules d'eau quittent la surface si une force les retient encore ??

[mamono666]

comment expliquer alors que les molécules d'eau quittent la surface si une force les retient encore ??

parce qu'elle n'est pas en équilibre avec l'air au dessus d'elle. Il faut atteindre la pression de vapeur saturante pour qu'il soit établit.

[LPFR]

Bonjour.
Je vais vois si je trouve quelque chose à propos de la dépendance avec la température. En tout cas, quand le vois les bulles qui se forment dans l'eau en ébullition, je crois pouvoir affirmer que la tension superficielle n'est pas nulle.

Je pense, Obi76, que vous avez mélangé le point triple avec la température critique. Cette dernière et la température au delà de laquelle la phase liquide ne peut plus exister à n'importe quelle température. Quand on chauffe un liquide sous pression, au passage de la température critique, le liquide passe à la forme gazeuse à densité constante et sans frontière entre les deux phases, et sans tension superficielle qui agisse. Ceci est utilisé par exemple par les biologistes quand ils veulent sortir une structure de l'eau sans que la tension superficielle les écrabouille.
Ils mettent l'échantillon mouillé sous pression, avec du CO₂ liquide qui se substitue à l'eau. Puis ils chauffent le tout au delà de la température critique (31°C). Le CO₂ liquide se transforme en gaz sans interface et puis, en réduisant la pression, l'échantillon garde sa forme qu'il avait sous l'eau. On peut le lyophiliser et le traiter pour l'observer au microscope électronique.

PS: les molécules quittent la surface de l'eau à n'importe quelle température et même si l'eau est sous forme de glace. Mais n'importe quelle ménagère vous dira que le linge sèche mieux quand il fait chaud.
Au revoir.

[obi76]

Effectivement je me suis magnifiquement emmêlé les pinceaux

Merci de la rectification

[benjgru]

Bonjour.

PS: les molécules quittent la surface de l'eau à n'importe quelle température et même si l'eau est sous forme de glace. Mais n'importe quelle ménagère vous dira que le linge sèche mieux quand il fait chaud.
Au revoir.

ah oui je crois que j'ai confondu ébullition et évaporation (diffusion de l'eau dans l'air) ...

[LPFR]

Re.
J'ai trouvé quelques valeurs dans le Handbook of Chemistry and Physics. Les voici:
A+

[benjgru]

ah oui donc elle diminue bien avec la température, sans pour autant valoir 0 à 100°C...

par contre je connaissais pas le Dyne comme unité...ça fait 10^-5 Newtons

t as des valeurs pour d'autres liquides à température ambiante ? genre alcool, mercure ...?

[LPFR]

Re.
Vous pouvez dire que vous avez la joie de ne pas avoir à connaître la dyne, ni l'erg, ni l'unité électrostatique de tension (= 1/300 volt).
C'étaient les unités du système c.g.s (centimètre-gramme-seconde) qui fuit détrôné (il y a 40 ans) par le système MKSA (mètre-kilogramme-seconde-ampère) avec le nouveau nom de S.I.
Réjouissez-vous!
Pour les autre substances, faites une recherche sur le web.
A+