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Pourquoi le savon mousse-t-il ? (2/3)

Et surtout, pourquoi un vrai savon mousse-t-il moins qu’un savon industriel

Pourquoi les bulles de savon sont-elles rondes ?

Nous avons vu comment les bulles de savon se forment, mais pourquoi sont-elles toujours rondes ? « Et bien Jamy » (on aurait presque pu le faire en vidĂ©o !), c’est tout simplement grĂące Ă  la tension superficielle. C’est une force qui existe au niveau de toute interface entre deux milieux diffĂ©rents (entre un solide ou un liquide et un gaz).

EXPLICATION :
Allez chez votre mamie Ă  la campagne et approchez-vous de la surface d’une mare (si vous en trouvez une). Vous y verrez peut-ĂȘtre des insectes « marcher sur l’eau » comme s’ils se dĂ©plaçaient sur une sorte de feuille Ă©lastique. Ce phĂ©nomĂšne est directement liĂ© Ă  la tension superficielle.
« Celle-ci est liĂ©e aux liens des molĂ©cules qui composent l’eau. Imaginons que ces molĂ©cules aient six liens – ou ponts – avec les molĂ©cules voisines : un pour la molĂ©cule au-dessus, un pour celle qui se trouve dessous, un pour la molĂ©cule Ă  gauche, un pour celle Ă  droite, un pour celle en avant et un dernier pour celle qui se trouve en arriĂšre. Les molĂ©cules qui sont situĂ©es Ă  la surface d’une mare n’ont pas de voisines au-dessus d’elles, donc le lien restant va Ă  une molĂ©cule voisine sur la surface.
Autrement dit, chaque molĂ©cule situĂ©e Ă  l’interface eau-air a un lien Ă  complĂ©ter l’attirant au final vers une autre molĂ©cule de surface. Ces forces supplĂ©mentaires lient plus fermement les molĂ©cules de surface dans tous les liquides (elles sont plus attirĂ©es cĂŽtĂ© liquide que cĂŽtĂ© air). L’effet se produit lorsque l’eau rencontre l’air ou un autre gaz. RĂ©sultat, la surface est « tendue comme une arbalĂšte » ! D’oĂč le terme de tension de surface ou plus communĂ©ment, tension superficielle  »

 

 

SchĂ©ma des forces s’exerçant sur une bulle de savon :

L’effet se prĂ©sente Ă©galement dans une bulle de savon. Lorsque la bulle se remplit de gaz, elle tend donc, naturellement, Ă  prendre la forme qui lui permet d’enfermer un volume d’air donnĂ© dans une surface d’aire minimale ; tout le monde a pu constater qu’il s’agit d’une sphĂšre, mais constater n’est pas dĂ©montrer et les mathĂ©maticiens, ArchimĂšde en tĂȘte, s’y sont longtemps cassĂ©s les dents. Il fallut attendre 1882 pour que le mathĂ©maticien allemand Hermann Amandus Schwarz prouve que parmi toutes les surfaces enfermant un volume donnĂ©, la sphĂšre est bien celle qui prĂ©sente l’aire minimale.
Dans les bulles de savon, un Ă©quilibre est atteint entre la tension superficielle du film de savon (qui tente de faire rĂ©trĂ©cir la bulle) et la pression extĂ©rieure de l’air (qui tente de faire exploser la bulle). VoilĂ  pourquoi faire une telle bulle fait appel Ă  une certaine habiletĂ© : la bulle risque d’éclater ou de s’effondrer si l’équilibre n’est pas atteint.

(Source de cette partie : http://savontpe.free.fr/?page_id=13#IIIA consulté le 21/09/2017)
Pour aller plus loin sur la tension superficielle
« Au niveau molĂ©culaire dans les liquides, il existe des forces intermolĂ©culaires assurant la cohĂ©sion du liquide, les forces de Van Der Waals. Dans certains de ces liquides, comme l’eau par exemple, il existe des interactions supplĂ©mentaires, supĂ©rieures Ă  celles de Van der Waals : les liaisons hydrogĂšnes.

Les molĂ©cules d’eau prĂ©sentes Ă  l’intĂ©rieur du liquide sont attirĂ©es entre elles : chaque molĂ©cule d’eau attire les molĂ©cules qui l’entourent. Elles subissent des interactions de trĂšs courtes portĂ©es (interactions de Van Der Waals attractives) qui se font dans toutes les directions, et s’annulant donc dans toutes les directions. Le rĂ©sultat des forces liĂ©es Ă  ces interactions est donc nul.

Les molĂ©cules prĂ©sentes Ă  la surface du liquide, c’est-Ă -dire Ă  l’interface entre l’eau et l’air, n’ont aucune molĂ©cule au-dessus d’elles pour Ă©quilibrer les forces qui les emmĂšnent vers l’intĂ©rieur. Elles ne peuvent donc ĂȘtre attirĂ©es que vers les molĂ©cules en dessous et celles les entourant Ă  la surface, en crĂ©ant des liaisons fortes entre elles.

La somme des forces d’attraction donne une force rĂ©sultante non nulle et tournĂ©e vers l’intĂ©rieur du liquide. On la nomme « force de tension superficielle ».

La tension superficielle explique qu’un liquide comme l’eau cherche Ă  minimiser la superficie de sa surface. Ainsi, de petites quantitĂ©s d’eau forment des gouttes au lieu de s’étaler Ă  l’infini.

Ce principe est utilisĂ© par les bulles de savon. Les tensioactifs prĂ©sents dans l’eau savonneuse abaissent la tension superficielle. Lorsque l’on crĂ©e des bulles, elles vont tenter d’utiliser le moins de surface possible, soit la forme sphĂ©rique. C’est le principe de minimisation. » (https://sites.google.com/site/lesbullesdesavontpe/3-la-tension-superficielle consultĂ© le 02/09/2017)

A la page suivante, on vous explique pourquoi
un savon dit “naturel” mousse moins qu’un “savon” industriel !

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