bonjour,
1/ lorsqu'on met un sopalin dans un verre d'eau, l'eau monte, j'ai lu sur Wikipédia que l'eau monte à cause de la capillarité, est ce bien cela ?
2/ lorsque l'eau monte, le poids du sopalin augmente (c'est que je constate à la main ... ) donc le poids du verre d'eau diminue ?
Bonjour.
1 - Oui.
2 - Oui, si vous tenez le sopalin à la main.
Au revoir.
Bonjour,
si le sopalin est tenu par un support OUI
apzo11
2/ oui, en tenant le sopalin sur un support ! merci
Je trouve ça bizarre, car si je monte le verre d'eau lentement, je monte moins de poids car l'eau monte en même temps dans le sopalin. Comme le sopalin utilise la capillarité on peut le remplacer par une pipette. Une fois la distance voulue parcourue, on peut ouvrir le tube dans l'eau et redescendre toute l'eau (à la limite on pourrait négliger le poids de la pipette), ça s'explique comment ?
Je suis peut-être pas bien réveillée mais je n'ai rien compris...Envoyé par yeldo
Re.Je suis peut-être pas bien réveillée mais je n'ai rien compris...
Nous sommes deux mal réveillés.
A+
nan mais ça doit être moi ! lol
On imagine un verre d'eau 10 cm de haut. Un tube très fin (pour permettre la capillarité) haut de 10 mètres mais souple pour qu'il puisse rentrer dans le verre au fur et à mesure que le verre monte. Le tube est fixé sur un support. Je monte le verre, son poids = poids total - poids eau contenu dans la partie externe du tube (à la limite on néglige le poids du tube, tube en nanocarbone... ). Je monte lentement (moins vite que la vitesse de montée de l'eau par capillarité) le verre de 10 mètres, le tube se plie au fur et à mesure (un nanocarbone souple !). J'ai monté moins que le poids initial du verre et de l'eau. Une fois en haut, j'ouvre en deux le tube sur toute la longueur, cela ne consomme par d'énergie (c'est théorique
Start again...On imagine un verre d'eau 10 cm de haut. Un tube très fin (pour permettre la capillarité) haut de 10 mètres mais souple pour qu'il puisse rentrer dans le verre au fur et à mesure que le verre monte. Le tube est fixé sur un support. Je monte le verre, son poids = poids total - poids eau contenu dans la partie externe du tube (à la limite on néglige le poids du tube, tube en nanocarbone... ). Je monte lentement (moins vite que la vitesse de montée de l'eau par capillarité) le verre de 10 mètres, le tube se plie au fur et à mesure (un nanocarbone souple !
Quel est le but de ton "expérience"? Au passage, le verre fait un coup 10 cm et un coup 10 m?
Bonjour,
Tu veux démontrer que l'énergie potentiel ainsi obtenu, l'a été sans aucun apport d énergie dépensé. Donc c'est tout benef.
apzo11
nan ! je monte le verre de 10 mètres ! je le déplace de 10 mètres vers le haut. sorry, enlève les parenthèses pour comprendre.
Le but est de comprendre un peu mieux la physique. Souvent, je fais le bilan énergétique pour comprendre finement ce qui se passe, ça m'aide beaucoup tu sais.
Pfiou, rien compris! ^^
A défaut, je corrige les idioties
Ensuite, même si je n'ai pas compris ton expérience alambiqué, il semble qu'il y ait quelque chose que tu n'as pas compris sur la capillarité, c'est que l'eau monte dans ton tube d'une certaine hauteur puis s'arrête de monter une fois à l'équilibre (loi de Jurin). Cette hauteur est donnée par rapport à la surface libre de l'eau, et sera toujours la même, bien que tu ai mi 15 kg de tuyaux souple dans ton verre (pour peu que l'eau ait pu pénétrer à l'intérieur, ce qui n'est pas gagné...)
"Vous qui entrez, laissez toute espérance" Dante
Re.
Je pense que Yeldo nous propose un nouveau "mobile perpétuel".
Ce n'est pas son premier. Voir par exemple: http://forums.futura-sciences.com/ph...-pression.html
A+
Vous pouvez m'aider à comprendre quand même, nan ?
Merci Cassano pour les corrections.
Pour résumer: si je prends un verre d'eau, je trempe le bout d'un sopalin fixé sur un support, l'eau monte de 1 cm (je sais ce sera toujours 1 cm au dessus de l'eau), je monte le verre, l'eau monte aussi en même temps sur le sopalin, si je monte lentement, je monte un poids inférieur au poids total... ensuite je fais l'analogie avec une pipette qui peut se vider sous l'eau
Moi j'ai compris.
C'est encore un truc hydrodynamique de fou avec des forces cachées qui sont nulles au repos.
Voyons les transferts d'énergie. Au départ, on a une verre d'eau, à une altitude donnée, avec une énergie potentielle de pesanteur donnée.
On y trempe le bout du tube capillaire. L'eau monte. Bilan :
L'énergie potentielle de pesanteur de l'eau a augmentée, et en contrepartie, l'énergie potentielle associée aux forces de Van der Waals à la surface de l'eau a diminué.
On monte l'ensemble, avec la partie immergée du tube qui se replie en spirale au fond du verre. Bilan :
L'énergie potentielle de pesanteur de l'eau augmente.
Par capillarité, l'eau reste à une hauteur h constante au-dessus du niveau du verre dans la partie émergée du tube. Donc l'énergie potentielle associée aux forces de Van der Waals à la surface de l'eau reste constante.
Par conséquent, lorsqu'on monte le verre, on ressent une force de résistance identique avec ou sans sopalin ou tube capillaire. Comme si on montait tout le poids du verre.
En fait, je ne suis pas du tout sûr que le poids de l'eau dans le sopalin soit porté par le support du sopalin ! C'est un problème intéressant. Je vais y réfléchir. Il faut se représenter intuitivement les forces de Van der Waals à la surface de l'eau pour bien comprendre le problème.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
cependant, j'ai fait un petit essai avec un gros bout de sopalin et je sens bien le poids augmenter dans ma main (il faut attendre un peu), la balance le confirme, donc lorsqu'on monte le verre (si le sopalin est fixe) alors son poids diminue, mais si d'autres forces s'ajoutent la balance ne le détecte pas ?
Bonjour Pio2001.
Je pense que le support porte tout le poids de l'eau dans le sopalin, mais uniquement de celle au dessus du niveau de l'eau.
Je pense qu'on le voit mieux avec un capillaire. L'eau dans le capillaire est "pendue" au ménisque intérieur. Et la pression hydrostatique sous le ménisque est égale à celle sous la surface libre de l'eau moins rhô.g.h.
Cordialement,
J'ai fait un essai en montant la balance doucement, elle ne détecte pas tout le poids de l'ensemble, il y a bien une différence, on monte un peu plus parce que le sopalin bourré d'eau rentre dans l'eau et augment le poids, il faut attendre pour que l'eau monte dans le sopalin.
Avec un capillaire: peut être que le problème vient du fait qu'on ne peut pas "ouvrir" sans énergie le tube dans l'eau ? Mais en montant le verre on peut enrouler le tube juste sous la surface, arrivé en haut on sort le tube plein d'eau (on le bouche aux extrémités juste avant) et ensuite on descend le verre puis on déroule le tuyau, l'eau va tomber en fournissant de l'énergie, et dans ce cas je ne vois pas ce qui ne va pas ...
Bonjour LPFR,
J'ai fait quelques recherches sur la loi de Jurin, la loi de Laplace-Young, et surtout la loi de Young-Dupré.
Il semblerait en effet que le tube porte le poids de l'eau qui est à l'intérieur, ne serait-ce que par des considérations hydrostatiques sur le fond du verre. C'est dû aux forces d'attraction entre les molécules d'eau et le verre (ou le carbone, dans notre exemple). L'eau est littéralement pendue aux parois du tube.
Cela complique singulièrement le problème de Yeldo. En effet, la force que le verre exerce sur son support diminue bel et bien à cause de la capillarité.
Par contre l'énergie potentielle eau/tube diminue au fur et à mesure que celui-ci plonge dans le verre, puisque la surface de contact augmente. Ce qui fait que le verre est littéralement aspiré vers le haut par le tube.
Par contre, si on ouvre en deux le tube, cela ne changera rien pour la partie immergée.
Et voilà que maintenant, j'ai des doutes sur la partie émergée. L'eau étant collée à la paroi, ne va-t-elle pas tout simplement rester en l'air lorsqu'on fend le tube, comme sur un sopalin, plaquée à la paroi ?
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
à la redescente il n'y aura plus d'effet de capillarité, le poids sera donc le poids total de l'ensemble.Par contre, si on ouvre en deux le tube, cela ne changera rien pour la partie immergée.
Pio2001, j'ai mis un précédent message pour récupérer l'énergie de l'eau, contenue dans le tube.
Cela redescend, effectivement. Plus le diamètre d'un tube est grand, moins la hauteur d'eau est grande, mais... la surface de l'eau soulevée est plus grande. Quid du volume ?
Pour le tube, il ne s'agit pas de l'énergie de l'eau qui est dedans, mais de l'adhérence de l'eau aux parois du tube, cette même adhérence qui est responsable de la capillarité. Ca colle ! Ceci dit, comme le tube se déroule quand on redescend le verre, cela reconsomme l'énergie fournie à la montée.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Re.
Pour la partie immergée du tube, seule la poussée d'Archimède est à prendre en compte.
Mais ouvrir la partie émergée demande beaucoup de travail. Il faut séparer les deux morceaux, ce qui demande de travailler contre la tension superficielle des nouvelles surfaces créés plus la pression hydrostatique négative. Pour "faciliter" le problème, à mesure que l'on sépare les deux moitiés, la hauteur diminue. Il vaut mieux regarder la situation initiale et finale. Au "pif", il me semble que si on néglige la hauteur du ménisque des deux demi-tubes, le travail à fournir est l'énergie potentielle de la colonne capillaire: ½ mgh.
Mais avec la capillarité il fut se méfier. J'avais inventé, il y a un demi siècle un "mobile perpétuel" basé sur la tension superficielle, pour cuillonner mes camarades d'étude (démontrer qu'il était à l'équilibre). Je les ai bien eus. Mais moi aussi. Je n'ai jamais réussi à démontrer l'équilibre des forces.
A+
Donc, même si le tube est ouvert (de section rectangle) dans l'eau il y aura la même quantité d'eau accrochée au tube ?Cela redescend, effectivement. Plus le diamètre d'un tube est grand, moins la hauteur d'eau est grande, mais... la surface de l'eau soulevée est plus grande. Quid du volume ?
Là, je ne sais pas si on se comprends, j'imagine un tube qui s'enroule ou se déroule sans apport d'énergie. Lorsque le tube est déroulé vers le bas avec de l'eau à l'intérieur, l'eau ne tombe pas, car la force devient très grande en haut du tube et la capillarité ne peut pas la vaincre ? Et que dire de l'énergie au déroulement du tube avec de l'eau qui pèse ?Pour le tube, il ne s'agit pas de l'énergie de l'eau qui est dedans, mais de l'adhérence de l'eau aux parois du tube, cette même adhérence qui est responsable de la capillarité. Ca colle ! Ceci dit, comme le tube se déroule quand on redescend le verre, cela reconsomme l'énergie fournie à la montée.
Ben j'en sais rien, justement. Il en restera, comme on a une amorce de ménisque sur les parois du verre, on aura aussi une amorce de ménisque sur ce qui reste du tube ouvert, mais quel sera le volume d'eau contenu dans ce ménisque, et sa hauteur ?
>j'imagine un tube qui s'enroule ou se déroule sans apport d'énergie.
On est d'accord
>Lorsque le tube est déroulé vers le bas avec de l'eau à l'intérieur,
Heu, au départ, il y a juste 1 cm d'eau dans le tube, quand il est déroulé vers le bas...
>l'eau ne tombe pas, car la force devient très grande en haut du tube et la capillarité ne peut pas la vaincre ? Et que dire de l'énergie au déroulement du tube avec de l'eau qui pèse ?
Là, je ne pige plus... il faudra qu'on fasse des schémas.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
J'ai fait quelques tests avec divers objets en verre aussi et il ne reste pas beaucoup d'eau, à certains endroits il ne reste rien, à d'autres endroits c'est une mince couche, comment mesurer ?Ben j'en sais rien, justement. Il en restera, comme on a une amorce de ménisque sur les parois du verre, on aura aussi une amorce de ménisque sur ce qui reste du tube ouvert, mais quel sera le volume d'eau contenu dans ce ménisque, et sa hauteur ?
J'ai fait des schémas pour montrer un cycle qui pose problème. Le dernier schéma montre le tube dépliée, il est plein d'eau, est-ce que l'eau reste dedans malgré l'attraction de la gravitation ? Il faudrait faire un test avec une pipette.
Moi, je vois les choses comme ça :
Au départ, on a un verre en bas, avec un tube pendu au-dessus de lui, ouvert aux deux etrémités, qui ne touche pas la surface de l'eau.
Opération 1 : on descend le tube d'une hauteur infinitésimale. Il touche la surface, l'eau monte toute seule dedans par capillarité. La force que le verre exerce sur son support diminue. L'énergie gagnée par l'eau est perdue par les molécules d'eau en contact avec les parois du tube, qui est hydrophile.
Opération 2, on soulève le support du verre. On travaille contre une force plus petite que le poids du verre.
C'est là le point qui nous travaille, puisqu'on sait qu'on va pouvoir redescendre en subissant tout le poids du verre !
Mais la force que subit le tube qui soutient l'eau qui est montée dedans voit son point d'application se déplacer, donc le tube travaille !
Comment fournit-il de l'énergie ? Je pense que c'est la partie immergé du tube qui perd de l'énergie au fur et à mesure que le tube s'enroule dans le verre. Il est hydrophile, attiré par l'eau. Cela lui donne une énergie potentielle qui est perdue au fur et à mesure qu'il est immergé et qu'il se mouille, et qu'il faudra lui refournir lorsqu'il ressortira du liquide et redeviendra sec.
C'est le termedans la loi de Young Dupré : http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Young-Dupr%C3%A9
Opération 3. Verre en haut, on ouvre le tube. L'eau redescend. C'est l'opération inverse de celle de départ. En se séparant du tube, les molécules d'eau contre les parois regagnent l'énergie qu'elles avaient fournie à l'eau pour la soulever.
A présent, le support du verre subit tout son poids.
Opération 4 : on redescend le verre, en subissant tout son poids.
SAUF qu'en redescendant le verre, les restes du tuyau éventré, qui sont toujours attachés au support du tuyau vont progressivement sortir de l'eau et se sécher. Ces fragments étant hydrophiles, l'eau a tendance à y rester accrochée.
L'arrachement des molécules d'eau à la surface des fragments de tube qui sortent du verre consomme l'énergie que l'on espérait récupérer. CQFD
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Si c'est ça, il faut avouer que c'est tordu, quand même, parce qu'on ne ressent jamais tout le poids du verre.
Donc à la montée, ce n'est pas la quantité d'eau qui est accrochée aux parois au-dessus de la surface qui soulage le support du verre, c'est le fait que le tube est hydrophile et qu'il aspire le verre vers le haut. Phénomène identique à la montée et à la descente.
Ce qui est dingue, c'est qu'à l'arrêt, le verre est bien soulagé du poids de l'eau soutenue par les parois du tube
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
en montant aussi, il suffit de monter doucement la balance qui supporte le verre, le poids ne change pas (enfin au volume près qui entre dans l'eau).Ce qui est dingue, c'est qu'à l'arrêt, le verre est bien soulagé du poids de l'eau soutenue par les parois du tube
Oui, mais non, là ce n'est pas le poids de l'eau qui est en moins, c'est l'hydrophilie du tube qui est en plus.
Je vois tes images maintenant. Par contre, ce n'est pas cette manip que j'avais en tête. Et d'ailleurs, c'est différent de ce que tu décrivais en page 1. Tu disais que l'on ouvre le tube avant de redescendre le verre, alors que sur tes schémas, tu l'ouvres après.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Oui, j'ai pensé à 2 manips car je me demandais si on pouvait ouvrir sans énergie le tube dans l'eau...désoléJe vois tes images maintenant. Par contre, ce n'est pas cette manip que j'avais en tête. Et d'ailleurs, c'est différent de ce que tu décrivais en page 1. Tu disais que l'on ouvre le tube avant de redescendre le verre, alors que sur tes schémas, tu l'ouvres après.
gloubss... je ne comprends plusOui, mais non, là ce n'est pas le poids de l'eau qui est en moins, c'est l'hydrophilie du tube qui est en plus.
