Sujet de stage. Physique de la Matière Condensée Transitions entre
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Sujet de stage. Physique de la Matière Condensée Transitions entre
Sujet de stage. Physique de la Matière Condensée Nom du laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides Adresse : Bât. 510, Université Paris XI, 91405 Orsay dominique.langevin@u‐psud.fr, tel 01 69 15 53 51 Transitions entre types de solitons dans les mousses Les mousses sont des dispersions de bulles d’air dans de l’eau contenant des molécules stabilisantes (tensioactifs, par exemple les savons). L’essentiel du liquide est contenu dans les interstices entre bulles, formant un réseau de canaux interconnectés (voir figure) Figure : gauche, photo de mousse illustrant la variation de la fraction volumique d’eau en hauteur ; droite : schéma du réseau d’interstices ou canaux entre bulles Si l’on verse de l’eau au sommet d’une mousse (imbibition), le liquide va s’écouler vers le bas sous l’effet de la gravité. Ce phénomène, a priori similaire à l’imbibition d’un milieu poreux, est en fait un peu différent : les canaux de la mousse peuvent changer de taille et on observe un front liquide qui descend à vitesse constante (soliton). Les modèles théoriques prévoient que la vitesse V du soliton varie avec le débit liquide Q comme V~Q où l’exposant dépend des conditions aux limites : =1/2 pour des surfaces rigides et =1/3 pour des surfaces mobiles. Ceci a été vérifié expérimentalement au laboratoire (Durand et Langevin, Phys.Rev.E, 1999). Toutefois pour une même mousse, des transitions de régime ont été observées en faisant varier la taille des bulles et restent inexpliquées. Le but du stage est de trouver l’origine de ces transitions en s’inspirant de résultats récents du laboratoire sur le tirage de film liquides (problème de Landau-Levich, Delacotte et al, Langmuir, 2012) En pratique il s’agira de créer des mousses de taille de bulle variable et de réaliser des expériences d’imbibition, en mesurant la vitesse du front grâce à un dispositif optique automatisé existant. On comparera des mousses faites avec un tensioactif avec ou sans sel ajouté afin de faire varier les forces électrostatiques de surface (les résultats de tirage de films suggèrent que ces forces pourraient affecter différemment la transition). Contact : D.Langevin, Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris Sud, [email protected], tel 01 69 15 53 51