Gouttes, bulles, perles et ondes:
Gespeichert in:
Hauptverfasser: | , , |
---|---|
Format: | Buch |
Sprache: | French |
Veröffentlicht: |
Paris
Belin
2005
|
Ausgabe: | Nouvelle éd. avec CD-ROM |
Schriftenreihe: | Collection échelles
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | 255 S. Ill., graph. Darst. 1 CD-ROM (12 cm) |
ISBN: | 2701140552 |
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MARC
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---|---|
adam_text | Plan du livre
Introduction Le monde des gouttes, bulles, perles et ondes
....... 7
Objectifs
.................................................................... 9
Chapitre
1
Capillarité
:
interfaces mobiles
........................... 11
1
La tension superficielle
................................................. 11
1.1
Origine physique
................................................... 12
1.2
Définition mécanique
:
énergie superficielle et force capillaire
..... 13
1.3
Mesure des tensions superficielles (et interfaciales)
................ 15
1.4
Discontinuité de la pression
:
Laplace
1805........................ 16
1.5
Surfaces minimales
................................................ 18
1.6
Surfaces minimales de courbure nulle
.............................. 21
2
Contact à trois phases
:
mouillage
...................................... 23
2.1
Deux types de mouillage
:
le paramètre d étalement S
.............. 24
2.2
Critères de mouillage
:
règle de Zisman
............................ 25
2.3
Choix des couples solide/liquide
................................... 28
2.4
Substrat liquide
:
construction de
Neuman
......................... 34
Annexe. Surfaces minimales. Équations d Euler-Lagrange
................. 35
Bibliographie
............................................................. 37
Chapitre
2
CAPILLARITÉ ET PESANTEUR
.................................... 38
1
La longueur capillaire
к 1
.............................................. 38
2
Gouttes et flaques en mouillage partiel
................................. 40
2.1
Forme des gouttes
................................................. 40
2.2
Gouttelettes
R
<
к 1.............................................
40
2.3
Gouttes lourdes
R
>
кГ1..........................................
41
2.4
Techniques expérimentales de caractérisation des gouttes
.......... 42
3
Ménisques
.............................................................. 48
3.1
Taille caractéristique
............................................... 48
3.2
Hauteur et forme
.................................................. 49
3.3
Ménisque sur un fil
................................................. 50
4
Montée capillaire dans des tubes
-
Loi de Jurin
......................... 52
4.1
Historique
......................................................... 52
4.2
Loi de la montée capillaire
......................................... 53
4.3
Raisonnement en pression
......................................... 55
5
Lentilles flottantes
..................................................... 56
5.1
Le paramètre d étalement
......................................... 56
5.2
Forme des lentilles flottantes (S
< 0).............................. 56
6
Compléments sur les méthodes de mesure des tensions de surface
..... 58
6.1
Formes de gouttes
................................................. 59
6.2
Mesures de pression
............................................... 62
6.3
Mesures de forces
.................................................. 63
6.4
Cas des interfaces solides
«
mous
»................................. 64
Bibliographie
............................................................. 68
Chapitre
3
Hystérésis et élasticité des lignes triples
............... 69
1
Présentation des phénomènes
.......................................... 69
1.1
Avancée et reculée
................................................. 69
1.2
Ancrage de la ligne triple
.......................................... 70
2
Élasticité de la ligne triple
............................................. 71
2.1
Le mythe de la tension de ligne
.................................... 71
2.2
Ľélasticité
de frange
............................................... 72
3
Hystérésis pour des défauts espacés forts
............................... 74
4
Surfaces à défauts denses
.............................................. 77
4.1
Un exemple réaliste
................................................ 77
4.2
Petits défauts non
córreles
......................................... 78
5
Deux cas où l on retrouve l élasticité des cordes vibrantes
.............. 78
5.1
Cellules de Hele-Shaw
.............................................. 78
5.2
Bords de flaques
................................................... 79
5.3
Distorsion des flaques
.............................................. 80
6
Rôle de l agitation thermique
.......................................... 81
Bibliographie
............................................................. 82
Chapitre
4
MOUILLAGE ET FORCES À LONGUE PORTÉE
..................... 83
1
Énergies et propriétés des films
........................................ 83
1.1
Passage du macroscopique au microscopique
....................... 83
1.2
Changements d épaisseur et pression de disjonction
............... 84
1.3
Tension globale sur un film
......................................... 85
1.4
Trois types de mouillage
........................................... 86
2
Nature des forces à longue portée
...................................... 89
2.1
Force de
van der Waals.............................................
89
2.2
Cas où les forces de
van der Waals
dépendent de la température
___ 91
2.3
Interactions de
van der Waals
des solides feuilletés
:
traitements de
surface
............................................................. 91
2.4
Autres forces à longue portée
...................................... 93
3
Quelques manifestations des forces à longue portée
.................... 94
3.1
Films sur support faiblement rugueux
:
la longueur de cicatrisation
94
3.2
Structure fine de la ligne triple
.................................... 95
4
Les films stratifiés
...................................................... 96
Bibliographie
............................................................. 98
Chapitre
5
HYDRODYNAMIQUE INTERFACIALE
.............................. 99
1
Mécanique des films
:
l approximation de lubrification
.................. 99
2
Dynamique de films minces
............................................ 102
2.1
Amincissement d un film vertical
.................................. 102
2.2
Nivellement d un film horizontal
................................... 103
2.3
Instabilité de Rayleigh-Taylor
....................................... 106
2.4
Instabilité de Plateau-Rayleigh
..................................... 108
3
Mouillage forcé
......................................................... 112
3.1
Modèle Landau-Levich-Derjaguin (et une variante)
................. 112
3.2
Liquides savonneux
................................................ 115
3.3
Autres
geometries
................................................. 116
4
Dynamique de l imprégnation
.......................................... 117
4.1
Présentation
....................................................... 117
4.2
Loi de Washburn
................................................... 118
4.3
Régime
inerţiei
.................................................... 119
5
Vagues et rides
......................................................... 121
5.1
Condition d eau profonde
.......................................... 121
5.2
Discussion de la relation de dispersion en régime
inerţiei
.......... 122
5.3
Atténuation
........................................................ 123
Bibliographie
............................................................. 125
Chapitre
6
Dynamique de la ligne triple
............................... 127
1
Expériences de base
.................................................... 127
2
Relation force/vitesse
.................................................. 129
2.1
Le modèle mécanique (dissipation visqueuse)
...................... 129
2.2
Le modèle chimique
............................................... 132
3
Modes d oscillation d une ligne triple
................................... 133
4
Dynamique du mouillage total
.......................................... 135
Bibliographie
............................................................. 137
Chapitre
7
Le démouillage
............................................... 138
1
Épaisseur critique de démouillage ec
................................... 140
1.1
Film supporté sur un substrat solide
............................... 140
1.2
Film supporté par un substrat liquide
.............................. 142
1.3
Films liquides intercalés
........................................... 143
2
Démouillage visqueux
.................................................. 144
2.1
Substrat solide modèle
............................................. 145
2.2
Substrats solides imparfaits
........................................ 149
2.3
Substrats liquides
.................................................. 151
2.4
Démouillage spinodal
.............................................. 152
3
Démouillage
inerţiei
................................................... 156
3.1
Le nombre de Reynolds Re
......................................... 157
3.2
Le nombre de Froude
:
condition de choc
.......................... 159
3.3
Démouillage
inerţiei
liquide/liquide
............................... 161
4
Démouillage viscoélastique
............................................. 162
4.1
Eclatement de films ultra-visqueux
................................. 163
4.2
Vie et mort des bulles visqueuses
................................... 166
Bibliographie
............................................................. 169
Chapitre
8
SURFACTANTS
................................................... 171
1
Les couples frustrés
.................................................... 171
1.1
Principe
........................................................... 171
1.2
La notion de balance
hydrophile/hydrophobe (HLB)............... 172
2
Les associations de
surfactants
......................................... 174
2.1
Associations en volume
:
les
micelles
............................... 174
2.2
Interfaces eau-air
.................................................. 175
3
Quelques applications des
surfactants
.................................. 179
3.1
Flottation..........................................................
179
3.2
Détergence
........................................................ 180
3.3
Émulsifìcation.....................................................
181
3.4
Les
surfactants
en tant qu agents de mouillage et de démouillage.
. 182
4 Films et
bulles de savon................................................
183
4.1
Fabrication
des
films
............................................... 183
4.2
Le rôle du
surfactant
............................................... 184
4.3
Les mécanismes de drainage
....................................... 185
4.4
Vieillissement et mort des films
.................................... 186
4.5
Le cas des bulles
................................................... 187
Bibliographie
............................................................. 188
Chapitre
9
INTERFACES SPÉCIAUX
.......................................... 189
1
Présentation
........................................................... 189
2
Mouillage des surfaces texturées
....................................... 190
2.1
Modèles de base
................................................... 190
2.2
Surfaces rugueuses composites
.................................... 193
2.3
Perles et billes liquides
............................................. 200
3
Mouillage et milieux poreux
............................................ 208
3.1
Ascension capillaire dans un poreux
................................ 208
3.2
Angle d équilibre à la surface d un poreux
.......................... 209
3.3
Expérience de pompage sur goutte
................................. 210
3.4
Expérience de pompage sur film
................................... 211
4
Interfaces mous
........................................................ 212
4.1
Principes du mouillage
«
élastique
»................................ 213
4.2
Observations expérimentales du mouillage élastique
............... 215
4.3
Démouillage
«
élastique
»
d un film intercalé
....................... 217
4.4
Transitions de mouillage sous cisaillement
:
principe de
l aquaplaning
...................................................... 222
4.5
Rôle des nucléateurs en mouillage forcé
:
sillage Cerenkov
......... 225
4.6
Conclusion
........................................................ 226
Bibliographie
............................................................. 228
Chapitre
10
Phénomènes d entraînement
............................... 230
1
Gradients chimiques
................................................... 230
1.1
Expériences avec des vapeurs
...................................... 230
1.2
Entraînement vers les régions mouillables
......................... 232
2
Gradients thermiques
.................................................. 236
2.1
Des gouttes qui aiment le froid
..................................... 236
2.2
Émission de doigts
................................................. 239
3
Mouillage réactif
....................................................... 243
3.1
Exemples
.......................................................... 243
3.2
Colonne liquide dans un capillaire
................................. 243
3.3
Bigouttes
.......................................................... 246
3.4
Gouttes filantes sur une surface solide plane
....................... 247
4
Entraînement par champ électrique
.................................... 248
4.1
Intérêt des microsystèmes
......................................... 248
4.2
Électrocapillarité
.................................................. 249
4.3
Principe de l électro-osmose
....................................... 249
4.4
Exemples
.......................................................... 250
Bibliographie
............................................................. 253
Index
........................................................................ 254
|
adam_txt |
Plan du livre
Introduction Le monde des gouttes, bulles, perles et ondes
. 7
Objectifs
. 9
Chapitre
1
Capillarité
:
interfaces mobiles
. 11
1
La tension superficielle
. 11
1.1
Origine physique
. 12
1.2
Définition mécanique
:
énergie superficielle et force capillaire
. 13
1.3
Mesure des tensions superficielles (et interfaciales)
. 15
1.4
Discontinuité de la pression
:
Laplace
1805. 16
1.5
Surfaces minimales
. 18
1.6
Surfaces minimales de courbure nulle
. 21
2
Contact à trois phases
:
mouillage
. 23
2.1
Deux types de mouillage
:
le paramètre d'étalement S
. 24
2.2
Critères de mouillage
:
règle de Zisman
. 25
2.3
Choix des couples solide/liquide
. 28
2.4
Substrat liquide
:
construction de
Neuman
. 34
Annexe. Surfaces minimales. Équations d'Euler-Lagrange
. 35
Bibliographie
. 37
Chapitre
2
CAPILLARITÉ ET PESANTEUR
. 38
1
La longueur capillaire
к"1
. 38
2
Gouttes et flaques en mouillage partiel
. 40
2.1
Forme des gouttes
. 40
2.2
Gouttelettes
R
<
к"1.
40
2.3
Gouttes lourdes
R
>
кГ1.
41
2.4
Techniques expérimentales de caractérisation des gouttes
. 42
3
Ménisques
. 48
3.1
Taille caractéristique
. 48
3.2
Hauteur et forme
. 49
3.3
Ménisque sur un fil
. 50
4
Montée capillaire dans des tubes
-
Loi de Jurin
. 52
4.1
Historique
. 52
4.2
Loi de la montée capillaire
. 53
4.3
Raisonnement en pression
. 55
5
Lentilles flottantes
. 56
5.1
Le paramètre d'étalement
. 56
5.2
Forme des lentilles flottantes (S
< 0). 56
6
Compléments sur les méthodes de mesure des tensions de surface
. 58
6.1
Formes de gouttes
. 59
6.2
Mesures de pression
. 62
6.3
Mesures de forces
. 63
6.4
Cas des interfaces solides
«
mous
». 64
Bibliographie
. 68
Chapitre
3
Hystérésis et élasticité des lignes triples
. 69
1
Présentation des phénomènes
. 69
1.1
Avancée et reculée
. 69
1.2
Ancrage de la ligne triple
. 70
2
Élasticité de la ligne triple
. 71
2.1
Le mythe de la tension de ligne
. 71
2.2
Ľélasticité
de frange
. 72
3
Hystérésis pour des défauts espacés forts
. 74
4
Surfaces à défauts denses
. 77
4.1
Un exemple réaliste
. 77
4.2
Petits défauts non
córreles
. 78
5
Deux cas où l'on retrouve l'élasticité des cordes vibrantes
. 78
5.1
Cellules de Hele-Shaw
. 78
5.2
Bords de flaques
. 79
5.3
Distorsion des flaques
. 80
6
Rôle de l'agitation thermique
. 81
Bibliographie
. 82
Chapitre
4
MOUILLAGE ET FORCES À LONGUE PORTÉE
. 83
1
Énergies et propriétés des films
. 83
1.1
Passage du macroscopique au microscopique
. 83
1.2
Changements d'épaisseur et pression de disjonction
. 84
1.3
Tension globale sur un film
. 85
1.4
Trois types de mouillage
. 86
2
Nature des forces à longue portée
. 89
2.1
Force de
van der Waals.
89
2.2
Cas où les forces de
van der Waals
dépendent de la température
_ 91
2.3
Interactions de
van der Waals
des solides feuilletés
:
traitements de
surface
. 91
2.4
Autres forces à longue portée
. 93
3
Quelques manifestations des forces à longue portée
. 94
3.1
Films sur support faiblement rugueux
:
la longueur de cicatrisation
94
3.2
Structure fine de la ligne triple
. 95
4
Les films stratifiés
. 96
Bibliographie
. 98
Chapitre
5
HYDRODYNAMIQUE INTERFACIALE
. 99
1
Mécanique des films
:
l'approximation de lubrification
. 99
2
Dynamique de films minces
. 102
2.1
Amincissement d'un film vertical
. 102
2.2
Nivellement d'un film horizontal
. 103
2.3
Instabilité de Rayleigh-Taylor
. 106
2.4
Instabilité de Plateau-Rayleigh
. 108
3
Mouillage forcé
. 112
3.1
Modèle Landau-Levich-Derjaguin (et une variante)
. 112
3.2
Liquides savonneux
. 115
3.3
Autres
geometries
. 116
4
Dynamique de l'imprégnation
. 117
4.1
Présentation
. 117
4.2
Loi de Washburn
. 118
4.3
Régime
inerţiei
. 119
5
Vagues et rides
. 121
5.1
Condition d'eau profonde
. 121
5.2
Discussion de la relation de dispersion en régime
inerţiei
. 122
5.3
Atténuation
. 123
Bibliographie
. 125
Chapitre
6
Dynamique de la ligne triple
. 127
1
Expériences de base
. 127
2
Relation force/vitesse
. 129
2.1
Le modèle mécanique (dissipation visqueuse)
. 129
2.2
Le modèle chimique
. 132
3
Modes d'oscillation d'une ligne triple
. 133
4
Dynamique du mouillage total
. 135
Bibliographie
. 137
Chapitre
7
Le démouillage
. 138
1
Épaisseur critique de démouillage ec
. 140
1.1
Film supporté sur un substrat solide
. 140
1.2
Film supporté par un substrat liquide
. 142
1.3
Films liquides intercalés
. 143
2
Démouillage visqueux
. 144
2.1
Substrat solide modèle
. 145
2.2
Substrats solides imparfaits
. 149
2.3
Substrats liquides
. 151
2.4
Démouillage spinodal
. 152
3
Démouillage
inerţiei
. 156
3.1
Le nombre de Reynolds Re
. 157
3.2
Le nombre de Froude
:
condition de choc
. 159
3.3
Démouillage
inerţiei
liquide/liquide
. 161
4
Démouillage viscoélastique
. 162
4.1
Eclatement de films ultra-visqueux
. 163
4.2
Vie et mort des bulles visqueuses
. 166
Bibliographie
. 169
Chapitre
8
SURFACTANTS
. 171
1
Les couples frustrés
. 171
1.1
Principe
. 171
1.2
La notion de balance
hydrophile/hydrophobe (HLB). 172
2
Les associations de
surfactants
. 174
2.1
Associations en volume
:
les
micelles
. 174
2.2
Interfaces eau-air
. 175
3
Quelques applications des
surfactants
. 179
3.1
Flottation.
179
3.2
Détergence
. 180
3.3
Émulsifìcation.
181
3.4
Les
surfactants
en tant qu'agents de mouillage et de démouillage.
. 182
4 Films et
bulles de savon.
183
4.1
Fabrication
des
films
. 183
4.2
Le rôle du
surfactant
. 184
4.3
Les mécanismes de drainage
. 185
4.4
Vieillissement et mort des films
. 186
4.5
Le cas des bulles
. 187
Bibliographie
. 188
Chapitre
9
INTERFACES SPÉCIAUX
. 189
1
Présentation
. 189
2
Mouillage des surfaces texturées
. 190
2.1
Modèles de base
. 190
2.2
Surfaces rugueuses composites
. 193
2.3
Perles et billes liquides
. 200
3
Mouillage et milieux poreux
. 208
3.1
Ascension capillaire dans un poreux
. 208
3.2
Angle d'équilibre à la surface d'un poreux
. 209
3.3
Expérience de pompage sur goutte
. 210
3.4
Expérience de pompage sur film
. 211
4
Interfaces mous
. 212
4.1
Principes du mouillage
«
élastique
». 213
4.2
Observations expérimentales du mouillage élastique
. 215
4.3
Démouillage
«
élastique
»
d'un film intercalé
. 217
4.4
Transitions de mouillage sous cisaillement
:
principe de
l'aquaplaning
. 222
4.5
Rôle des nucléateurs en mouillage forcé
:
sillage Cerenkov
. 225
4.6
Conclusion
. 226
Bibliographie
. 228
Chapitre
10
Phénomènes d'entraînement
. 230
1
Gradients chimiques
. 230
1.1
Expériences avec des vapeurs
. 230
1.2
Entraînement vers les régions mouillables
. 232
2
Gradients thermiques
. 236
2.1
Des gouttes qui aiment le froid
. 236
2.2
Émission de doigts
. 239
3
Mouillage réactif
. 243
3.1
Exemples
. 243
3.2
Colonne liquide dans un capillaire
. 243
3.3
Bigouttes
. 246
3.4
Gouttes filantes sur une surface solide plane
. 247
4
Entraînement par champ électrique
. 248
4.1
Intérêt des microsystèmes
. 248
4.2
Électrocapillarité
. 249
4.3
Principe de l'électro-osmose
. 249
4.4
Exemples
. 250
Bibliographie
. 253
Index
. 254 |
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