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Effets capillaires des liquides :

TP sur la longueur capillaire


Frédéric Élie,

9 janvier 2017


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Les formes d'équilibre que peuvent prendre les liquides résultent d'une compétition entre les forces de pesanteurs (gravitationnelle ou bien inertielle) et les forces de tension de surface du liquide, encore appelées « forces capillaires ». Cette situation se présente lorsque le liquide est en contact avec un autre fluide (liquide ou gazeux), ou lorsqu'il est en contact avec une surface solide et éventuellement avec un autre liquide ou un gaz. Les forces capillaires ont pour origine les interactions moléculaires dans le liquide et à l'interface liquide/milieu extérieur (par exemple, une surface libre d'eau au contact de l'air et d'une paroi du récipient). Lorsque les forces de pesanteur diminuent, les forces capillaires deviennent prépondérantes (exemple : dans une installation en impesanteur, cf. article : « ascenseur en chute libre et impesanteur », F. Élie avril 2006); réciproquement, elles sont négligeables devant la pesanteur dans les configurations où les dimensions du liquide sont plus grandes qu'une longueur caractéristique appelée « longueur capillaire », notée traditionnellement κ-1.

La force capillaire est caractérisée par une grandeur « tension de surface », notée γ (qui a les dimensions d'une force par unité de longueur N/m). La tension de surface varie selon que l'on a affaire à une interface liquide/liquide, liquide/solide, liquide/gaz, ou encore liquide/solide/gaz (ligne triple) ; elle s'appelle alors « tension interfaciale ».

Les définitions et différents résultats relatifs aux forces capillaires ne seront pas rappelées dans ce court article, renvoyant pour cela aux différents articles du site où ils ont été présentés ou employés : « Bulles et ballons » (F. Élie, juin 2004), « Ondes de surface des liquides » (F. Élie, février 2009), « Vidange d'un réservoir », F. Élie février 2004), « Oscillateur à eau salée » F. Élie juillet 2011).

Le présent article décrit quelques travaux pratiques sur la longueur capillaire :

©Frédéric Éliehttp://fred.elie.free.fr, 9 janvier 2017 - page 1/2