Phénomènes de surface

[suzukasan]

Bonjour tout le monde,
J'ai quelques difficultés concernant "les phénomènes de surfaces" et je serais reconnaissante si quelqu'un pouvait répondre à mes questions:

1) Concernant le force de tension superficielle, en principe elle est dirigée vers l'intérieur du liquide car "tout se passe comme si la surface libre est une membrane élastique tendue qui comprime l'intérieur du liquide", lorsqu'on introduit une lame en platine dans un liquide, le force est toujours dirigée vers le bas, par contre lorsqu'on parle de l'ascension capillaire, elle est représentée vers le haut par opposition au poids du tube, c'est logique mais cela me rend confuse quant à la définition de la tension superficielle, est ce qu'elle change de sens suivant le cas? et si c'est vrai comment puis-je connaitre le sens?

2) quelle est l'orientation de la tension interfaciale liquide-solide et celle de l'adhérence liquide-solide?

3) quelle est la définition exacte de la hauteur d'ascension capillaire? J'ai lu plusieurs définitions mais aucune n'a été assez précise pour moi.

ce serait vraiment sympa de m'éclairer sur ces quelques points car pour le moment je suis bloquée et je n'arrive pas à avancer, merci d'avance.
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[LPFR]

Bonjour et bienvenue au forum.
Vous pouvez imaginer un liquide comme formé par des atomes ou des molécules qui se tiennent par la main (plusieurs par atome) aux atomes ou molécules voisins.
Au milieu du liquide toutes ces forces se compensent. Par contre, au niveau de la surface il en manque toute une moitié et la résultante de forces sur chaque molécule est dirigée vers l'intérieur du liquide.
Quand vous plongez dans le liquide un lame qui est mouillée par celui-ci, les atomes en contact avec la lame "se tiennent par la main avec les atomes de la lame" et remontent la surface autant qu'ils le peuvent. Mais la force des atomes voisins les tire vers le bas. La situation d'équilibre est un ménisque, dont les caractéristiques dépendent de la "force des mains" entre les atomes et qui est évaluée par la tension superficielle.

L'histoire des flèches est une question de dessin. Si on dessine les forces qui font monter le liquide, ces forces sont vers le haut. Si on dessine leur réaction: la force du liquide sur la paroi, les forces sont vers le bas.

La tension n'a pas d'orientation. Mais les forces qu'elle crée, sont perpendiculaires à la surface crée. N'oubliez pas que la tension superficielle mesure l'énergie qu'il faut fournir pour créer de la surface de liquide.
Par convention on mesure la hauteur de l'ascension capillaire comme la hauteur entre le milieu du tube et la surface libre du liquide. C'est à dire, on se place aussi loin que l'on peu des ménisques.
Au revoir.

[suzukasan]

Bonjour et bienvenue au forum.
Vous pouvez imaginer un liquide comme formé par des atomes ou des molécules qui se tiennent par la main (plusieurs par atome) aux atomes ou molécules voisins.
Au milieu du liquide toutes ces forces se compensent. Par contre, au niveau de la surface il en manque toute une moitié et la résultante de forces sur chaque molécule est dirigée vers l'intérieur du liquide.
Quand vous plongez dans le liquide un lame qui est mouillée par celui-ci, les atomes en contact avec la lame "se tiennent par la main avec les atomes de la lame" et remontent la surface autant qu'ils le peuvent. Mais la force des atomes voisins les tire vers le bas. La situation d'équilibre est un ménisque, dont les caractéristiques dépendent de la "force des mains" entre les atomes et qui est évaluée par la tension superficielle.

L'histoire des flèches est une question de dessin. Si on dessine les forces qui font monter le liquide, ces forces sont vers le haut. Si on dessine leur réaction: la force du liquide sur la paroi, les forces sont vers le bas.

La tension n'a pas d'orientation. Mais les forces qu'elle crée, sont perpendiculaires à la surface crée. N'oubliez pas que la tension superficielle mesure l'énergie qu'il faut fournir pour créer de la surface de liquide.
Par convention on mesure la hauteur de l'ascension capillaire comme la hauteur entre le milieu du tube et la surface libre du liquide. C'est à dire, on se place aussi loin que l'on peu des ménisques.
Au revoir.

J'aime bien cette histoire d'atomes qui se tiennent par la main lol, sérieux ça a rendu les choses beaucoup plus concrètes pour moi, merci.

Vous avez dit que les caractéristiques du ménisque dépendent de la tension superficielle, est-ce qu'il peut être aussi bien concave que convexe?

Sinon il y a encore quelque chose qui m'embrouille: j'ai lu que "la surface libre d'un liquide tend à diminuer jusqu'à un état d'équilibre qui correspond à la surface minimale", je n'arrive pas à comprendre comment la surface d'un liquide peut changer alors qu'il est au repos. Vous pourriez m'expliquer ceci également?

[LPFR]

J'aime bien cette histoire d'atomes qui se tiennent par la main lol, sérieux ça a rendu les choses beaucoup plus concrètes pour moi, merci.

Vous avez dit que les caractéristiques du ménisque dépendent de la tension superficielle, est-ce qu'il peut être aussi bien concave que convexe?

Sinon il y a encore quelque chose qui m'embrouille: j'ai lu que "la surface libre d'un liquide tend à diminuer jusqu'à un état d'équilibre qui correspond à la surface minimale", je n'arrive pas à comprendre comment la surface d'un liquide peut changer alors qu'il est au repos. Vous pourriez m'expliquer ceci également?

Bonjour.
Oui, la forme du ménisque dépend de comment le liquide mouille la paroi. Cette "mouillabilité" est donnée par l'angle de contact: l'angle à l'équilibre que forme la surface du liquide avec la paroi. Quand le liquide mouille parfaitement la surface comme l'eau avec une surface en verre propre, cet angle est zéro: la partie la plus haute du ménisque est parallèle au verre. Par contre le cas contraire, par exemple le mercure avec le verre (que vous n'avez plus beaucoup de chances de voir), ou même l'eau avec du verre gras (sale) est à l'inverse: l'eau ne mouille pas la surface grasse du verre et le ménisque est vers le bas (concave). Au lieu d'avoir une ascension capillaire on a une dépression capillaire.
Regardez le ménisque dans un gobelet plastique. Inclinez-le et vous verrez comment avance ou recule le ménisque. Vous verrez que ce n'est pas si simple que dans les bouquins.

La surface libre des liquides tend vers un minimum d'énergie potentielle. La tension superficielle tend à leur donner une forme sphérique, comme les goûtes d'eau ou le bulles de eau savonneuse. Mais les autres formes d'énergie potentielle, et notamment l'énergie gravitationnelle, jouent aussi. Le toutes petites goûtes d'eau sur une surface non mouillable (grasse, veloutée comme certains feuilles ou pétales de fleurs), prennent une forme sphérique, mais les grosses goûtes sont aplaties. Mais c'est leur forme d'équilibre qu'elles prennent à leur formation. Une fois cette forme prisse elles se tiennent tranquilles et ne bougent plus.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[suzukasan]

vous m'avez beaucoup aidé, je vous remercie.