Bonjour,
J'aimerais étudier le phénomène d'adhésion d'une goutte d'eau à un support. En me renseignant un peu, j'ai cru comprendre que c'était lié à la tension superficielle. Cependant, je ne comprend pas bien pourquoi.
Comment une goutte peut-elle adhérer à un support ? Et comment caractériser quantitativement le phénomène ?
Merci d'avance, et bonne journée à tous.
J'ajoute une petite précision : je m'intéresse en particulier à la force d'adhésion, qui permet de maintenir une goutte "collée" au plafond, et ce malgré la pesanteur.
J'avais cru trouver ma réponse sur le site :
http://culturesciencesphysique.ens-l...tteDecolle.xml
Mais malheureusement, la réponse ne correspond pas au problème posé...
Salut,Envoyé par claire.d
D'un point de vue microscopique, les phénomènes d'adhesion ou d'interaction entre deux milieux différents sont très compliques a calculer.
En revanche, d'un point de vue phénoménologique, l'interaction entre deux milieux formant une interface se caractérise par l'existence d'une tension superficielle (très souvent positive) a cette interface. Cette condition de formation d'une interface sur un substrat est facilement rencontrée sur Terre a cause de la gravité.
Dans le cas d'une goutte d'eau sur un substrat, il faut voir qu'il y a plusieurs interfaces qui entrent en jeu :
1- l'interface support/air avec une tension superficielle
2- l'interface support/eau avec une tension superficielle
3- l'interface eau/air avec une tension superficielle
Je vais imaginer que ce que tu entends par adhesion est ce qu'on appelle la condition de mouillage (et non la condition nécessaire pour que l'interface eau/support existe).
Dans ce cas le calcul se fait en regardant l'angle de contact entre la goutte et le substrat une fois l'équilibre mécanique atteint (et les phénomènes d'evaporation considérés comme négligeables).
L'équilibre des forces de tension au niveau de la triple ligne de contact est tel que (si on regarde l'angle de contact a l'extrémité droite de la goutte) :
1- la tension de surface support/eau tend a réduire la base de la goutte d'eau (agit dans la direction des x négatifs )
2- la tension de surface support/air tend a augmenter la base de la goutte d'eau (agit dans la direction des x positifs)
3- la tension de surface eau/air tend a diminuer l'aire de l'interface air/eau (agit le long de l'interface air/eau au point de contact)
Si on met cela en equation selon l'axe des x on obtient que
ce qui donne
Si, la goutte devient une flaque d'eau qui remplit autant que possible le substrat en s'étalant au maximum meme en l'absence de gravite, on dit alors que la goutte mouille le substrat et je pense que c'est la condition d'adhesion a laquelle tu fait reference. En revanche, si
Note que, une fois que tu connais l'angle de contact a l'équilibre tu peux en déduire la reaction du support. Hors, cette reaction pour une goutte en l'absence de gravite est negative car elle doit opposer la tension le long de la surface eau/air qui exerce également une force verticale sur la ligne de contact.
D'un point de vue phénoménologique tu as donc
Si tu imagine que
tu peux écrire que
et tu en déduis que la force exercée par le substrat doit être
que j'appellerais bien force d'adhesion effective (car elle tient compte également de l'interface air/substrat).
rmque: cette force n'est pas la force a exercer pour detacher la goutte du substrat mais la force exercée par ce dernier en reaction aux forces de tension air/eau.
Merci beaucoup pour cette réponse très complète !
Si je comprends bien, cette réaction du support "négative" empêche aussi le rebond des gouttes, en les "collant" au support (bien sûr, le poids joue aussi un rôle).
Bonne journée.
Cette reaction du support, pour un ensemble de trois milieu donné, te donnes une sorte de borne inférieure pour la force d'adhesion (si on définit cette dernière comme étant la force a appliquer a la goutte pour l'extraire du substrat).Merci beaucoup pour cette réponse très complète !
Si je comprends bien, cette réaction du support "négative" empêche aussi le rebond des gouttes, en les "collant" au support (bien sûr, le poids joue aussi un rôle).
Bonne journée.
Je ne suis pas sur qu'elle s'applique bien dans des cas dynamiques comme le rebond d'une goutte ou il y a des tonnes de trucs super compliques qui s'y passent. Un autre problème avec la notion de force d'adhesion (et non énergie adhesion qui est un peu mieux définie) c'est que la force depend de la direction dans laquelle on tire ou du protocole de détachement dans son ensemble (est ce qu'un moment est applique en meme temps a la goutte etc..).
Bonjour.
La force entre molécules s’appelle « force de van der Waals ». Elle est souvent une force d’attraction, mais parfois de répulsion.
Elle est responsable de l’adhésion de l’eau à la vitre ou du gecko au plafond.
Et aussi de la tension superficielle.
Une goutte reste accrochée à la vitre, aussi longtemps que les forces supplémentaires crées par la déformation de la goutte (et l’augmentation conséquente de sa surface) nécessaires à son détachement du plafond, sont plus grande que les forces qui tendent à faire tomber la goutte (son poids, en général).
Si vous augmentez le poids de la goutté, elle finit par tomber (fonctionnement du compte gouttes).
Si le problème vous intéresse, et si vous avez accès à une bibliothèque universitaire je vous conseille le petit bouquin parrainée par de Gennes :
http://www.amazon.fr/Gouttes-bulles-...s+perles+ondes
Actuellement indisponible. Mais il semble qu’il y a une édition (plutôt chère) en CD :
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Au revoir.
J'ai encore une question : La formule montre que si le mouillage est parfait,Note que, une fois que tu connais l'angle de contact a l'équilibre tu peux en déduire la reaction du support. Hors, cette reaction pour une goutte en l'absence de gravite est negative car elle doit opposer la tension le long de la surface eau/air qui exerce également une force verticale sur la ligne de contact.
D'un point de vue phénoménologique tu as donc
Donc la réaction du support est nulle. Du coup la goutte ne touche pas le support ? (Je crois qu'il y a quelque chose que je n'ai pas compris puisque par définition du mouillage parfait, la goutte s'étale au contraire sur le support)
Non, le support n'exerce une force que lorsqu'il répond a quelque chose. Dans le cas de mouillage parfait, l'interface air-eau exerce une force verticale d'autant plus petite que l'angle de contact est petit...jusqu'a être nulle si l'angle est nul. Si il n'y a aucune force a équilibrer, la reaction du support n'a aucune raison de s'exprimer et du coup elle est nulle.J'ai encore une question : La formule montre que si le mouillage est parfait,
Donc la réaction du support est nulle. Du coup la goutte ne touche pas le support ? (Je crois qu'il y a quelque chose que je n'ai pas compris puisque par définition du mouillage parfait, la goutte s'étale au contraire sur le support)
C'est pour ca que je disais que cela donnait une borne inférieure. Le seul problème c'est que cette borne inférieure est nulle dans le cas ou l'adhesion est la plus importante et que donc, elle ne donne pas beaucoup d'information.
C'est pour ca que l'énergie d'adhesion est plus parlante; indépendamment des forces en presence, elle est toujours negative et vaut quelque chose qui est maximum dans le cas de mouillage parfait.
Merci beaucoup pour votre aide.
Merci beaucoup pour votre aide, qui m'est très utile !!!
Bonjour,
J'ai aussi une question, comment s’écrirait le PFD si le goutte d'eau est située en dessous de la surface (au plafond par exemple)
Merci
