Tipe tension superficielle cpge

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  • Publié le : 5 septembre 2010
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Introduction | p.3 |
Présentation | p.3 |
Démarche | p.3 |
I-Caractéristiques des forces de tension | p.4-5 |
Tension superficielle | p.4 |
Tensio-actif | p.5 |
II-Facteurs d'influences. | p.6-7 |
La propulsion | p.6 |
Frottement | p.7 |
III-Prévision et étude de l'effet Marangoni | p.8-10 |
Vitesse | p.8 |
Détermination de tensions superficielles | p.9 |
Études sur lescaractéristiques du bateau | p.9 |
Conclusion | p.12 |
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-Présentation : Il existe à la surface de séparation entre deux milieux (l’interface) des phénomènes dits de tension superficielle.
Ces phénomènes souvent méconnus font pourtant partie intégrante de notre vie courante. La tension superficielle explique par exemple la forme sphérique des bulles de savon, c’est encore elle quiempêche l’eau d’un verre légèrement trop plein de déborder.
Nous allons ainsi étudier ce phénomène et plus précisément une manière de l’utiliser en tant que force de propulsion.

-Démarche : Notre objectif est de prévoir l'évolution de la vitesse d'un bateau propulsé par l'utilisation de ce phénomène en fonction de différents paramètres.
Au travers de notre étude nous pourrons déterminer l'ordre degrandeur approprié pour l'utilisation de ce moyen de propulsion et si, éventuellement, il est raisonnable d'envisager cette propulsion pour des bateaux de grandes tailles c'est à dire de l'ordre du mètre.
Nous allons pour cela tenter de mettre en place un modèle théorique de la propulsion du bateau. Puis il sera intéressant de vérifier ce modèle de manière expérimentale en observant l’évolutionde la vitesse en fonctions des caractéristiques appliquées.

Punaise « flottant » sur l’eau grâce à la tension superficielle

I-Caractéristiques des forces de tension

Tension superficielle:
La tension superficielle, ou énergie d'interface,  est la tension qui existe à la surface de séparation de deux milieux ou plus précisément à l'interface séparant le liquide du gaz environnant. L'unitéde la tension superficielle est le newton par mètre, ce qui indique que celle ci est une force par unité de longueur.
Ces forces, appelées forces de tension superficielles, ont pour origine l'attraction moléculaire de type Van Der Waals.  Pour expliquer cela on peut imaginer que les molécules qui sont à l’intérieur du liquide sont soumises à des forces différentes de celles subies par lesmolécules qui sont situées à la surface du liquide. En effet Alors qu'au sein du liquide les forces qui s'exercent sur une molécule proviennent principalement d'une douzaine d'autres molécules et se compensent par symétrie, en surface  une molécule n'est soumise qu'aux actions d'environ six molécules dont la résultante est orientée vers le liquide. (cf. doc1)

-doc1: Molécules à l’intérieur ou ensurface du liquide.
Visuellement parlant, on pourrait dire qu’il se forme un film de molécules en surface qui n’a pas plus tout à fait la même structure que celle que l’on retrouve au sein du liquide, voila pourquoi on parle vulgairement de « peau de l’eau ». En résumé il s’agit de la non compensation des forces de Van Der Waals à l'interface liquide-gaz qui fait que cette interface est soumise à uneforce dirigée vers le liquide dont l'expression peut se mettre sous la forme : F =A.l.n
l : longueur de l'interface
n : normale à l'interface dirigée vers le liquide
A : tension superficielle du liquide (mN.m-1 Dynes/cm)

Une application simple de cela serait d’imaginer un petit volume d'huile V en suspension dans l'eau. Les molécules mal à l'aise sont celles qui se trouvent à l'interfacedonc plus l'interface est grande, plus le système est mal à l'aise, plus l'énergie chimique est grande. Si on casse la gouttelette en deux, on va créer de la surface. Donc si les deux gouttelettes se rencontrent, elles vont avoir tendance à se fusionner pour minimiser la tension superficielle.
De cela, on peut en déduire qu'un système tend toujours à minimiser la surface de contact entre les...
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