Montée par capillarité interne/externe au tube

[invite6b2d3a26]

Bonjour à tous,

J'ai posté un autre message "sopalin dans l'eau" mais c'est un mécanisme très complexe, par contre (et dès que j'ai compris je clos cette discussion) si vous pouvez répondre à 2 questions:

1/ Dans l'image de Wikipédia sur la capillarité, pourquoi l'eau externe au tube ne monte pas autant que l'eau en interne ? L'auteur de l'image montre bien une montée externe au tube mais elle est très fine. Qu'est ce qui est responsable de cela ?

2/ Un tube par capillarité monte (colle ?) un volume d'eau à une certaine hauteur. Si on déplie le tube, on le met à plat (180°) est ce que la même quantité d'eau reste collé au tube ?
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[LPFR]

Bonjour.
Je vous suggère de vous acheter le petit bouquin:
"Gouttes, bulles, perles et ondes" de Quéré, Brochard et de Gennes.
Il vous aidera à comprendre la tension superficielle.
Au revoir.

http://www.alapage.com/m/ps/mpid:MP-...-E6278M4245982

[invite6b2d3a26]

Le livre est actuellement indisponible...

[invite6b2d3a26]

J'ai lu le site en anglais de Wikipédia, je pense que c'est dû à la différence de surface qui est en contact entre l'eau et l'air, car au milieu du tube, il n'y a pas beaucoup de surface d'air dès que l'eau monte; par contre à l'extérieur du tube si l'eau monte il y a énormément de surface d'air, est ce bien cela ? L'air essaie d'écraser les molécules (pression) d'eau sur la paroi tandis que la paroi attire les molécules d'eau. Comme à l'intérieur du tube les molécules d'eau s'attirent elles aussi, il y a pratiquement conservation de la surface liquide/gaz (enfin jusqu'à équilibre des forces). C'est bien ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

1/ Dans l'image de Wikipédia sur la capillarité, pourquoi l'eau externe au tube ne monte pas autant que l'eau en interne ? L'auteur de l'image montre bien une montée externe au tube mais elle est très fine. Qu'est ce qui est responsable de cela ?

Comme d'habitude, je mets au conditionnel, car je ne suis pas du tout spécialiste de mécanique des fluides.

Je pense que c'est dû au fait que lorsque l'eau monte dans le tube, le ménisque ne change pas de forme, tandis que du côté extérieur, monter signifierait déformer le ménisque.

Je m'explique : la tension de surface agit comme une force attractive. La surface est comme une membrane élastique tendue.
L'interface solide/liquide/air à l'endroit où le ménisque touche le bord intérieur du tube impose un certain angle : les bords du ménisque sont inclinés vers le bas.
Il s'ensuite que le ménisque est maintenu courbe. Or, une surface tendue courbe subit une force interne dirigée vers l'intérieur de la courbure, ici vers le haut.

La différence entre l'intérieur et l'extérieur, c'est que lorsque l'eau monte, le ménisque reste courbe et la force reste exercée vers le haut.
A l'extérieur, en revanche, si l'eau monte, le ménisque s'aplatit, et la force cesse de s'exercer vers le haut.

2/ Un tube par capillarité monte (colle ?) un volume d'eau à une certaine hauteur. Si on déplie le tube, on le met à plat (180°) est ce que la même quantité d'eau reste collé au tube ?

Si ma réponse à 1 est correcte, alors non, la quantité d'eau collée au tube (volume dont l'altitude est supérieure à la surface de l'eau dans le récipient) ne sera pas la même. Elle baissera avec la chute de la colonne d'eau.

...ce qui relance de plus belle ton énigme du verre et du tuyau. Enfin, je pense y avoir donné la bonne réponse, mais je suis incapable de le prouver avec toute la rigueur requise.