Bibliographie


LIVRES :
  • BRIANT Florian. Faire léviter de l'eau et autres expériences ébouriffantes. Belin, 2013. Pages 10, 11, 48, 49, 50, 51, 53, 54 et 55
  • Physique-Chimie 1ère S. Nathan, Collection SIRIUS 2011. Page 208, 209, 221 et 226 


ARTICLES DE PRESSE : 
  • VERGES Marielle. "Les secrets des mousses". Revue du Palais de la découverte, mensuel N°332, novembre 2005, p24-31.
  • BENATTAR Jean-Jacques. "Films et bulles de savon". Revue du Palais de la découverte, mensuel N°332, novembre 2005, p32-40.
  • BALLET Patrice et GRANER François. "Un film de savon géant". Revue du Palais de la découverte, mensuel N°332, novembre 2005, p41-45. 
  • FADEL Kamil. "Le plus court chemin passe par l'eau savonneuse". Revue du Palais de la découverte, mensuel N°332, novembre 2005, p46-55. 
  • KHLIFI Hassan. "La tension superficielle". Revue du Palais de la découverte, mensuel N°332, novembre 2005, p71-75.
  • NOTHIAS Jean-Luc. "Comment peut-on marcher sur l' eau", Le Figaro p11.
  • ISENBERG Cyril . « Aire minimale », Encyclopædia Universalis. URL : http://www.universalis-edu.com/encyclopedie/surfaces-d-aire-minimale/
  • ROUX Didier.  « Colloïdes », Encyclopædia Universalis . URL : http://www.universalis-edu.com/encyclopedie/colloides/



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VIDÉOS :
Compte-Rendu 
de la conférence d'Emmanuel Rio sur les films de savon (01/12/2015)

      Le lundi 1er décembre 2015, nous avons eu pu assister à une conférence organisé au Lycée Rabelais. Elle a été réalisée par Madame Emmanuelle Rio, chercheuse au Laboratoire de Physique des Solides de l'Université Paris Sud. Le sujet de son exposé était le suivant : Vie et mort d'un film de savon.

Madame Rio a débuté sa conférence par une petite introduction sur les mousses en général. Au cours de celle-ci, les informations suivantes nous ont été apportées :
  • Il existe deux types de mousses : les mousses liquides (comme la mousse à raser, la mousse au chocolat ou encore la mousse de savon) ainsi que les mousses solides (comme la mie dans le pain mais aussi les mousses métalliques)
  • Les mousses peuvent être très utiles par exemple pour l' hygiène ou l' alimentation mais sont parfois embarrassantes notamment dans l'industrie (exemple : formation indésirable de mousses lors de la fabrication du verre).
  • Une mousse est un matériau complexe constitué de bulles de savon (autrement dit de bulles d'air entourés de films de d'eau savonneuse).
  • Pour fabriquer simplement une mousse de savon, il suffit d'intercaler de l'eau savonneuse entre deux plaques de verre et de générer un souffle d'air.
      Emmanuelle Rio a ensuite porté son attention sur l' éclatement des bulles au sein d'une mousse de savon. Pour mieux observer l'évènement, elle l 'a diffusé au ralenti. On a ainsi constater que la bulle de savon s'ouvrait soit du haut soit d'un coté en projetant dans les deux cas des gouttes d'eau. Madame Rio en a profité pour faire une petite remarque sur le sujet : les bulles d'eau qui éclate à la surface de la mer ont une influence sur le climat.

      Elle a par la suite exposé sa problématique. Dans ce but, elle nous a préalablement montrés une seconde expérience. Dans celle-ci, un film de savon est étiré et finit par éclater. La question était donc la suivante : à quel moment le film de savon éclate quand on l'étire ? Pour y répondre, il fallait déterminer l' influence de la vitesse d'étirement mais aussi celle de la chimie.

      Concernant la vitesse d' étirement, il fallait effectuer une expérience automatisé en laboratoire. Elle était donc répétée plusieurs fois et permettait ainsi d 'effectuer de nombreuses mesures pour en faire des statistiques. On relevait en fait à chaque fois la durée écoulée avant l'éclatement du film ; et cela en faisant varier la vitesse d' étirement. Emmanuelle Rio, aidée par d' autres chercheurs et ingénieurs, était arrivée aux conclusions suivantes : lorsque la vitesse d'étirement augmente, le temps de vie du film diminue en même temps que sa longueur augmente.

      La chimie permettait quant à elle de faire tenir le film. Pour nous éclairer sur son influence, Mme Rio a du nous définir le phénomène de tension de surface. Dans ce but, elle nous a présentés l'expérience suivante : on pose un bâtonnet sur un film d'eau savonneuse puis on l'éclate. Le bâtonnet est comme tiré par le film de savon qui éclate. Emmanuel Rio nous a ainsi montré que la tension de surface était une force dans le plan de surface qui tendait à la minimiser. Pourquoi ? Les molécule d'eau de surface sont entourées par moins de molécules d'eau que celle à l'intérieur de l'eau savonneuse. Il en résulte une force qui minimise les surfaces.

      Madame Rio nous a ensuite montré que cette caractéristique de l'eau à occuper le moins de surface possible permettait de vérifier expérimentalement des problèmes mathématiques sur les surfaces minimales. Par exemple, si :

  • on plonge dans une solution d' eau savonneuse une structure triangulaire, on obtient un film triangulaire.
  • on plonge une structure pyramidale, pour chaque face, trois films d'eau savonneuse se rejoignent au centre formant un angle de 120°. L' allure générale du film d' eau savonneuse est ainsi tétraédrique.
  • on plonge une structure cubique, les films d'eau savonneuse forment un carré au centre. En soufflant dedans, le carré devient un cube.
      Cette caractéristique explique également pourquoi une goutte d' eau est sphérique ; c' est parce que pour un volume donné la sphère a la plus petite surface. Ainsi, on peut dire que la tension de surface mène à des surfaces minimales. Pour continuer, elle a expliqué le rôle essentiel joué par le savon. Il faut d'abord savoir que les molécules de savon sont des tensioactifs possédant donc une partie une partie hydrophile et une autre hydrophobe. Ils s'orientent de manière à plonger leur partie hydrophile dans l'eau et à laisser l'autre hydrophobe dans l'air. Lorsque toute la surface est occupée, des micelles se forment à l'intérieur de la solution. Elles ont une structure circulaire.

      Par la suite, Emmanuelle Rio a pu nous expliquer l'effet Marangoni. Il s'agit d'une force qui naît d'une différence de tension de surface entre deux zones. Elle est dirigée vers la zone à la tension de surface la plus élevée. Elle a poursuivi en nous donnant l'information suivante : ajouter des tensioactifs dans un liquide fait diminuer sa tension de surface. De cette manière, elle a pu nous faire part de l'exemple suivant : certains scarabées libèrent des tensioactifs pour échapper à un danger. Ils font ainsi usage de la force de Marangoni.

      Avant de conclure, Madame Rio a choisi de faire un petit aparté sur les interférences lumineuses qui ont lieu au niveau d' un film d'eau savonneuse. Ces dernières sont à l'origine des couleurs observable sur un film. En étudiant ces interférences, on peut  déterminer l'épaisseur d'un film. 

      Pour finir, elle a projeté la réponse à la problématique:
Le film casse quand le poids devient trop lourd par rapport à la force de Marangoni. Une différence de tension de surface petite est suffisante pour faire tenir le film.

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