hibis, rien que
la réalité

hibis   Curiosité.
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cette page, physique,   chaleur, pression, liquides, gaz, adhésion..
(bas) English

Chaleur/froid (c'est tout relatif ; effets surprenants du froid ou de la chaleur) - Pression-dépression (liquides et roches; le dauphin et les oiseaux;les effets étonnants: glace qui fond, peinture) - Pression a tmosphérique (tous dessous ; le pâté aspiré dans sa boite renversée; jeu de société ; atmosphère et pressurisation (avions) ; météo, aspiration, effet seringue Liquides/tension superficielle (un liquide a une cohérence insoupçonnée, il se regroupe) les mousses  - liquides et mouillant (certains corps ne s'aiment pas  ; un liquide se disloque (trous) si il rencontre un ennemi ; liquide de rinçage) - écoulement (le goulot qui goutte, l'aile d'avion, l'eau et la vue, la surfusion) -  capillarité une force d'ascension inexpliquée, mais utile ; le binage) - Adhésion (colle)


La chaleur.
Lors de l'arrêt au stand de formule 1, le moteur surchauffé risque d'être endommagé; pourquoi ? et si ça vous arrivait sur l'aire de l'autoroute, par forte chaleur ? : laissez tourner encore un peu votre moteur après l'arrêt car avec la masse chauffée, la chaleur n'étant plus évacuée, le système n'est plus en équilibre et la température monte brusquement en certains points alors que le moteur est coupé.

Chaleur - dilatation : l'eau chaude qui coule de moins en moins vite au robinet , les ponts, les rails : c'est la dilatation de la tige filetée portant le joint qui ferme progressivement le robinet. Solution, acheter un robinet récent à céramique. La preuve, l'eau froide n'agit pas. Tous les ponts ont des joints de dilatation etils sont montés à bascule, rotules ou rouleaux à chaque extrémité car ils se dilatent ou se contractent (voir dessous).
Le" tagada, tagada" des trains était provoqué par l'espace laissé entre les rails pour la dilatation car là, le problème est grave vu la longueur ! si on ne l'entend plus maintenant, c'est parce que les joints, beaucoup moins nombreux avec le soudage des rails sur grande longueur, sont réalisés en longs biseaux de sorte que l'on passe d'un rail à l'autre sans rupture de roulage. De plus, on essaie de renforcer le contact du rail avec la terre pour éviter les échauffements excessifs (la chaleur est évacuée partiellement)
Une poutrelle en U entre deux murs les fera s'écarter si il n'y a pas de jeu et il y aura des fissures !.

Ces forces moléculaires sont considérables et cassent tout, comme la dilatation de l'eau transformée en glace, bien qu'il s'agisse d'un phénomène sans relation avec notre sujet (et pour cause, il s'agit de froid).

La notion de chaleur ou de froid n'est pas appréhendée comme nous par les physiciens car le froid absolu est de - 273 degrés (à peu près l'azote liquide). Au-dessus,c'est de la chaleur !! la chaleur provient d'un rayonnement, mais lesmatières prennent une température différente sous son effet (un métalbrûle la main au fort soleil alors que le marbre reste frais).

On a réussi à s'approcher de zéro degrés avec l'expérience suivante : des boites "gigognes" sont placées l'une dans l'autre et enterrées dans le sol qui est à température moyenne (18°). Chaque boite, de la plus petite à la plus grande, est peinte en blanc à l'extérieur et en noir à l'intérieur. Une sonde permet de constater la température : au bout de quelques temps, la température au centre, dans la plus petite boite, est proche de 5 degrés.

Explication: le rayonnement calorifique passe facilement "au travers du noir", de boite en boite en partant de la plus petite et sort, alors qu'il est freiné par le blanc de chaque boite en sens inverse ; la chaleur (rayonnement) sort et ne rentre pas.
Nous avons parfois froid pour des raisons identiques : devant une baievitrée, le soir ou par temps de pluie, nous avons froid alors que la température de la pièce n'a pas changé : nous "perdons aussi du rayonnement".


Le froid, le refroidissement.

Phénomène de compression et de détente d'un gaz. La compression d'une quantité d'air l'échauffe. L'inverse, sa détente, le refroidit. Les applications de la vie courante sont nombreuses.

La pompe à vélo. Elle permet de vérifier simplement l'effet de la compression. En pompant vigoureusement, le bas de la pompe brûle la main, car c'est là où l'air est le plus fortement comprimé. Lorsque l'air s'échappe, il produit du froid en se détendant, ce qui n'est pas perceptible parce que le refroidissement à lieu à l'extérieur de la pompe, dans le pneu.

Le réfrigérateur. Le frigo refroidit-il la pièce quand on l'ouvre ?   non, un frigo chauffe la pièce ! Le moteur du frigo comprime un gaz qui s'échauffe, et que l'on refroidit par un radiateur situé au dos (visible ou pas), il chauffe la pièce ! ce gaz refroidi se détend ensuite dans des tubulures situées dans le frigo, et en refroidit l'air, notamment dans le bac à glace.
Pour que le rendement soit correct, l'arrière du frigo doit être bien dégagé.

La climatisation. C'est l'inverse du frigo ! c'est nous qui sommes dans le frigo (la pièce rafraîchie), alors que le radiateur chauffe dehors. Il existe des rafraichisseurs mobiles, mais il faut absolument rejeter la chaleur produite à l'extérieur, avec un tube.

Le bouchon de champagne.
A l'instant précis où le bouchon de la bouteille de Champagne sort, une fumée légère et blanche se forme au-dessus du goulot: est-ce le gaz dissous dans le champagne ? non, c'est la vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant qui se condense en fines gouttelettes d'eau, car détente des gaz du champagne produit du froid. La détente, proche du tir à l'air comprimé, peut projeter le bouchon avec force, marquant le plâtre duplafond, ou blessant à quelqu'un à l'œil. Il faut donc êtretrès igilant.

Refroidir le café en soufflant dessus. En soufflant sur le café, on apporte de l'air à 37°, ce qui est peu propice au refroidissement d'un liquide à 60°; en soufflant, on chasse les vapeurs qui stagnent au-dessus de la tasse, ce qui favorise leur renouvellement.
Ce sont ces vapeurs de café qui, en se formant, refroidissent le café. Comment ? Le passage de l'état liquide à celui de vapeur produit du froid; en quelque sorte par "détente du liquide".

Le froid en sortant de la douche chaude ! Lorsqu'on sort du coin douche, ou si quelqu'un ouvre la porte, l'évaporation de l'eau qui est sur le corps produit du froid et cela nous glace.

Dans un pays très chaud, on grelotte littéralement en sortant de la mer par 35 ou 40° à l'extérieur tant l'évaporation est forte et il faut se couvrir !

Quand on bouge on a froid! Lorsqu'on se déplace, on perd l'enveloppe d'air qui s'est installée autour de soi, comme un petit cocon d'air réchauffé par notre corps, et qui se dissipe lentement; on a donc subitement froid en se déplaçant puisqu'on le perd.
la combinaison de plongé. La combinaison de plongée empêche l'eau de circuler autour du corps; le plongeur a donc une enveloppe d'eau chaude qui le suit.

Faire de l'eau fraîche en plein soleil. Envelopper une bouteille d'eau avec une serpillière, placez la au soleil et mouillez régulièrement; il faut de la patience et un air très chaud pour favoriser l'évaporation.  C'est le principe du frigo "à évaporation".

Le couvercle sur la casserole. C'est l'effet inverse du café, il faut empêcher l'évaporation, qui refroidit, pour économiser l'énergie et faire chauffer plus vite.

L'air froid est plus dense que l'air chaud et a tendance "à couler" plus bas. C'est le cas quand on ouvre la porte d'un réfrigérateur, imaginez cet air froid qui vous coule sur les jambes et qui devra être renouvelé ! de ce point de vue, le bac-tiroir est meilleur.



La pression d'air et d'eau.

La pression naturelle statique provient de la hauteur, c'est à dire de l'épaisseur d'une couche d'un fluide (eau, air etc.). Au niveau de la mer ou au même niveau du sol, la pression atmosphérique normale fait environ un kilogramme au centimètre carré. Dans l'eau, considérablement plus dense que l'air, elle est bien plus forte et 10 mètres de profondeur suffisent pour ajouter un nouveau kilogramme. La pression comprime ses poumons et il ne remonte plus tout seul.

La pression peut également provenir d'une action dynamique, c'est à dire mécanique, comme une poussée due à une masse en déplacement: les fronts froids de la météo, une compression par chute, moteur, explosion, le déplacement d'air créé par une porte que l'on pousse et qui en fera fermer une autre !

Pression dynamique: les dauphins et le bateau: c'est la surpression de l'eau qui fait "jouer" les dauphins devant le bateau, car son étrave repousse l'eau, créant une surpression que les dauphins utilisent pour "surfer" sur et sous l'eau, avançant ainsi à bonne allure au moindre effort ! la surpression sous la surface de l'eau est précisément où se positionnent les dauphins.

Pressions statiques. Toute construction exerce une très forte pression à la base, due au poids. Afin de la limiter, les anciens construisaient selon une forme pyramidale bien connue, et les Américains ont fait de même pour leurs premiers buildings ! ceux là ont une base très large et vont en diminuant. Maintenant, ce sont des pylônes très résistants qui supportent les plateaux des étages, les murs étant relativement léger, et on peut aller bien plus haut.

- En forant un tunnel ou en creusant dans une mine, il peut y avoir de soudaines et très dangereuses "explosions" de roches, comprimées par leur propre poids sous la montagne.

La pression est définie par une force qui s'exerce sur un centimètre carré.  Elle augmente avec la hauteur et non avec la surface . La superficie assure la quantité, mais pas la pression.
C'est la raison pour laquelle un barrage doit être haut; pour cette même raison la marée, d'amplitude relativement faible, est difficilement utilisable.

Un liquide exerce une pression dans toutes les directions. L'excès de pression dans un tube peut donc le faire éclater.


Tailler, découper au jet d'eau ! Aussi incroyable que cela puisse paraître, les très fortes pressions d'eau, concentrées en un jet fin, de l'ordre de plusieurs millies ou dizaines de milliers de bars, sont utilisées pour découper du métal jusqu'à deux centimètres (découpe de piaques d'Airbus, de lames de couteaux etc). La roche n'y résiste pas non plus, cela sur plusieurs mètres d'épaisseur !

Vacciner au jet de vaccin! Selon le même principe, on vaccine au pistolet: la petite quantité ainsi injectée est bien plus rapide et évite les risques de contamination.

Le nettoyeur haute pression. Le nettoyeur haute pression indique souvent 100 ou 120 bars et vous pensez qu'ils sont tous pareils à pression égale; outre la qualité de fabrication, la quantité d'eau projetée est un élément important. Un débit faible ne nettoie que par petites surfaces (on a l'impression de graver). Pour une même pression, mais en agissant sur une surface plus conséquente, il faut un débit d'eau supérieur et donc, une plus grande puissance consommée. Pour comparer les prix, regardez la pression et le débit (en mètres cubes).

  La chasse d'eau. Les chasses d'eau sont maintenant bien moins puissantes que celles des wc anciens, avec leur réservoir surélevé. Pour économiser l'eau, il faut  limiter le volume de l'eau, mais pas la pression, donc pas sa hauteur dans le réservoir. Les systèmes actuels réduisent tous la hauteur, et si vous voulez la rétablir en économisant l'eau il faut mettre une ou deux briques, sans gêner le mécanisme. On peut aussi suspendre une poche plastique... pleine d'eau ou de sable (il ne faut pas que ça flotte !). Ne réduisez pas trop le volume d'eau (d'un 1/3 environ) car la chasse manquerait d'énergie.

En résumé, un simple tuyau plein d'eau, élevé jusqu'au plafond, apporte plus de pression que la chasse d'eau classique adossée au siège, et cela malgré le faible volume d'eau contenue dans le tuyau.

En contrepartie, la quantité d'eau étant faible (masse), l'énergie totale serait faible et insuffisante. Ici encore, on retrouve cette notion fondamentale d'énergie, qui peut effectuer "un travail", et de puissance (la pression) , qui représente la vitesse avec laquelle il est effectué.

En résumé , on approche ici la notion physique d'énergie (le volume du réservoir, la réserve de marche) et de puissance (sa hauteur qui donne une forte pression avec un débit suffisant). Il faut bien souvent les deux.

Le vortex. La pression est surtout utile pour les parois (jets) alors que la quantité compte surtout pour l'eau du siphon et son contenu. Car il y a une masse à évacuer. Il faut donc pour cela établir un bon mouvement d'eau, appelé "vortex", qui agit aussi par aspiration. La forme de la cuvette conditionne le bon établissement de ce vortex (tourbillon bien connu).



Les étonnants effets de la pression sur certaines substances.

La pression "liquéfie" certaines matières. comme la glace ou la peinture; si l'on coupe un morceau de glace en appuyant avec un couteau à lame très fine, le couteau descend lentement et la glace se reforme au-dessus (donc ce n'est pas la chaleur qui a fait fondre la glace sous le couteau, mais bien la pression. Cette propriété est exploitée pour les peintures qui sont maintenant assez épaisses au point qu'on se demande comment on va les étaler. Oui,mais lorsque le pinceau appuie dessus, elles se liquéfient !

L'effet inverse serait en cours d'exploitation pour des gilets pare-balle: le gilet souple se durcirait immédiatement sous l'impact de la balle, offrant alors une très grande résistance. Cela apporterai un peu de confort aux porteurs de protections de ce type, assez raides.

La liquéfaction de la glace sous la pression  a une conséquence grave pour les guides-secouristes de montagne.
Je rapporte : alors que le guide remonte une personne tombée dans une crevasse de glace, la corde qui est attachée en haut, à quelques mètres du bord, s'enfonce dans la glace sous l'effet du poids, qui est important, et lorsque le guide arrive en haut, il ne peut plus atteindre le bord de la crevasse puisque la corde sort maintenant de la glace, au-dessous du bord (elle s'est enfoncée dans le bord de glace). Arrivé près du haut, il faut donc qu'il creuse un tunnel dans la glace pour suivre la corde et arriver à la surface. C'est vraiment un exploit incroyable, avec une personne inconsciente à remonter derrière.

la dépression. Son effet d'aspiration concerne les bancs de poissons, vols d'oiseaux, >cyclistes, Formule 1, météo .. C'est la dépression de l'air qui ferait placer les oiseaux en V (leur vue des autres aussi, selon une autre théoie), et aussi les poissons "en banc" pour leurs déplacement, hormis l'aspect de défense contre un agresseur).
Dans l'air, derrière tout corps animé d'une vitesse, que la pression de l'air tend à freiner, se crée une zone de moindre pression, appelée dépression. Ceux de la rangée frontale, qui fatiguent plus en "ouvrant l'air", aident ceux de l'arrière qui les remplacent à tour de rôle. Chacun essaie donc de se placer le plus près possible du précédent, dans sa zone de dépression.

- Pour les oiseaux, cette dépression derrière le précédent économiserait environ 1/4 de l'énergie dépensée par individu.

- En course de Formule 1, le pilote colle la voiture de devant pour économiser le carburant ou doubler en profitant de son aspiration. Mais privé d'air, son moteur peut à la longue se mettre à surchauffer !

Pression atmosphérique.

AMUSANT : Le verre plein d'eau retourné. Remplissez à ras bord un verre d'eau et placez dessus une feuille de papier sulfurisé, un carton léger ou une feuille en plastique. Maintenez bien avec la main répartie sur toute la surface du papier et retournez rapidement le verre ; enlevez doucement la main. Si ça ne marche pas, essayez un carton léger dessus le papier ou le plastique pour rigidifier. Explication : c'est la pression atmosphérique qui maintient le "couvercle" en place car elle ne s'exerce que par le dessous.
On pourrait dire qu'on a réalisé ainsi une ventouse car si la ventouse tient, c'est par l'effet de la pression atmosphérique qui est supprimée d'un côté quand vous en chassez l'air ! (par exemple, contre un carrelage). La force d'une ventouse ne peut donc dépasser 10 kg au centimètre carré. Avec de fortes ventouses, les vitriers transportent et posent de lourdes baies vitrées. On les retrouve dans l'industrie pour manipuler tôles et plaques, ou dans l'imprimerie pour saisir les feuilles de papier. La ventouse médicale ou le suçon sont basés sur le même principe (aspiration qui réduit la pression extérieure sur la peau de sorte que la pression interne qui l'équilibrait devient plus forte : le sang "monte" alors.

AGAÇANT : le fromage blanc ou le pâté qui ne veut pas sortir de sa boite ! C'est le même phénomène, la pression atmosphérique maintient le pâté t on a beau secouer, rien ne sort; solution : faites un trou dans le fond, puis retournez. En secouant un peu, ça sortira (vous avez équilibré les pressions).


Au fond de l'atmosphère, c'est à dire au niveau moyen de la mer, le poids de l'air exerce une pression de plus d'un kilo au centimètre carré   : sur le sol, la mer, sur tout, dessus, sur les côtés, dessous. Soit plus de 10 tonnes au mètre carré. Nous la supportons si elle contrée par une pression interne équivalente. Tout dans notre corps est donc sous la même pression en valeur, mais opposée en direction.
La pression atmosphérique ne varie pas régulièrement en s'élevant car le poids de la colonne d'air varie en raison de sa compressibilité. Celui-ci est donc plus dense vers le bas qu'il ne devrait être car il est assez comprimé par le poids d'air du dessus. Il le sera encore davantage si il est froid. En haute altitude, l'air est plus froid (jusqu'à - 56 degrés) et donc plus dense que si il était chaud, mais comme il y a peu de poids au-dessus et qu'il est moins comprimé, sa pression est très faible. En avion, la température de l'air doit être connue pour apporter les corrections nécessaires au calcul de l'altitude et de la vitesse réelles.

En aviation, on définit par convention ce que l'on appelle une atmosphère standard : la pression barométrique au niveau de la mer y est est égale à 1013.25 hPa (hecto Pascal = 100 Pascals soit 101.325 Pascals ou environ 10 kg (9,81) ; la température, toujours au niveau de la mer, y définie comme étant de 15° C. Cela permet aux pilotes de faire leurs calculs à partir de données identiques.

Au fond de l'eau, soit à 3500 mètres en moyenne, le poids de l'eau exerce une pression de 3.500 kilos (3,5 tonnes) par centimètre carré : sur le fond, sur tout ce qui est immergé, dessus, côtés, dessous. La pression dans l'eau diminue ou augmente de 1 kg par centimètre carré par 10 mètres d'épaisseur d'eau. Par dix mètres de fond, avec une combinaison et un peu de plomb autour de la taille pour compenser sa flottabilité, mes poumons comprimés me laissaient flotter en quasi équilibre , donc sans perception du haut et du bas autre que par la vue.
L'eau n'est que très peu compressible mais sa température fait sensiblement varier sa densité :   les eaux de température ou de salinité différentes ne se mélangent pas ; les eaux froides sont au fond et les chaudes au-dessus. Le Gulf Stream (stream=courant - Gulf = golfe, ici désigne celui du Mexique) est un courant chaud de surface qui adoucit les côtes de Bretagne, Angleterre, Ecosse et Norvège, et qui se refroidit considérablement arrivé au Groenland où il plonge en deux zones; il réapparaîtra à la surface, après un beau périple en profondeur, grâce à la chaufferette des eaux du golfe du Mexique.

Le Mistral frais ou froid, ne refroidit pas la mer méditerranée en soufflant dessus, bien qu'il en chasse tout de même les vapeurs chaudes et y contribue de ce point de vue. la réalité est qu'il chasse au large l'eau chaude de surface qui est immédiatement remplacée par de l'eau plus fraîche. Trois à cinq jours après sa disparition, les eaux chaudes sont revenues  et la mer est à nouveau chaude. Pareil changement de température serait impossible dans ce laps de temps compte-tenu de l'inertie de l'énorme masse d'eau concernée.
En météo, le front froid d'air plus dense (lourd), se glisse comme un coin au-dessous de l'air du front chaud, plus léger.

Juste pour une réalité physique tatillonne (c'est aussi ça la science) : dans mon exemple, la pression qui s'exerce au fond de l'eau est en réalité la somme de la pression de l'eau et de l'air, soit ici 3.500 + 1   kg par cm2

 

Montres étanches à l'eau (water resistant, water proof): water resistant 3 , 5, 10, 15, 20 bars : le bar est très proche du kilogramme et par approximation, on peut dire qu'une montre/ marquée 3 bars résiste à 30 mètres d'eau, etc jusqu'à 200 mètres. La réalité semble bien différente, car voici ce que dit une notice de montre Seiko : 3 bars, éclaboussures, pluie mais pas de douche ni bains - 5 bars, natation, douche, yachting - 10, 15, 20 bars : bain, plongée en eau peu profonde (pas avec des bouteilles). Pour cela, il faut une montre spéciale plongée.


Les avions sont pressurisés car la pression de l'air baisse en s'élevant ; à environ 6000 mètres, le pilote d'un un avion non équipé s'endort et peu perdre connaissance.. Tandis que les moteurs perdent de leur puissance. Dès 2000 mètres en montagne, le souffle devient court par manque d'oxygène. On fait maintenant l'Himalaya sans oxygène, mais avec un entraînement conséquent et de grands risques. Ceux qui ont été visiter le Machupicchu, au Pérou, se souviennent de leur faiblesse.

La loi de Laplace permet de calculer la pression de l'air en fonction de l'altitude, car on vient de voir que la variation le long de la verticale n'est pas linéaire.. A 5500 mètres, la pression atmosphérique est 50 % moindre que celle du niveau de la mer. A 10.000 mètres, elle n'et plus que de 25 % >, puis  5 % à 20.000 mètres.
Dans les basses altitudes, assez près du niveau de la mer, la pression perd 1 hPa (hecto Pascal), soit 1 millibar, chaque 8,54 mètres d'altitude (28 feet/pieds). Elle en perd 10 à 2000 mètres. A partir d'environ 11.000 m (36000 feet/pieds), elle diminue de 1 hPa pour 30,50 mètres (100 feet/pieds).

Un altimètre est un baromètre gradué en mètres. Il doit être réglé à la pression actuelle du niveau de la mer, ou à celle du niveau de départ, pour donner une indication utile.


Pressions et dépressions tendent à se rééquilibrer, créant un déplacement de matière.
En météo, le front froid, dense, exerce une pression et repousse en soulevant "en coin" le front chaud plus léger. L'été sur la côte, la brise du soir, de terre, qui fait frissonner s'établit quand la terre se refroidit alors que la mer, par sa masse et donc sa grande inertie, conserve la même température. La journée, c'est l'inverse (brise rafraîchissante de mer) car la terre peut être bien plus chaude que la mer par beau soleil. De mini fonts chauds et froids s'inversent donc selon les heures et le temps. Le vent est donc généralement frais puisque venant d'une zone plus froide. Mais il y a aussi des vents chauds. Sans différence de pression, rien ne bouge.
 Distributeur de dentifrice, seringue, pompe. La pression atmosphérique permet au dentifrice de monter dans la distributeur lorsqu'on presse sur le bec afin d'obtenir une dose. Le cas de la seringue est différent en ce sens que si le contenu est un peu visqueux (pénicilline, mélange de colle et d'eau) et l'aiguille très fine, il faut tirer très fortement le piston car la dépression - même très forte - ne parvient pas à remplir totalement le corps de la seringue (dessin). Pourquoi ? contrairement au distributeur, dont le fond coulissant offre une surface importante à la pression atmosphérique, le trou de l'aiguille ne permet pas de recevoir cette assistance, d'autant qu'il s'y ajoute une importante résistance dûe à la viscosité du fluide. Une grosse aiguille améliorera sensiblement le remplissage.

Fonctionnement du distributeur de dentifrice (click sur l'image pour un schéma lisible et complet (trois phases sont représentées en deux dessins). Le distributeur comporte deux corps Haut et Bas, séparés par des orifices avec soupapes C1 et C2. En appuyant sur le bec et son piston, on presse la pâte contenue en H, la soupape C2 se ferme tandis que la C1 s'ouvre (schéma 2). La pâte comprimée sort par C1, repoussant celle qui restait dans le bec. La hauteur H détermine donc la dose. En relâchant le pouce, le bec et son piston remonte sous l'effet d'un ressort, créant une dépression (aspiration) en H car le clapet C1 se referme : C2 s'ouvre sous l'aspiration et le corps B remplit le corps H : en effet, la pression de l'atmosphère (1kg/cm carré) pousse l'opercule coulissant op qui passe de la position 1 à 3 (schéma de gauche, nouvelle position po 3 de la phase 3).
A la fin du contenu, on peut pousser l'opercule au fond avec la tête de la brosse pour gagner deux ou trois petites doses. Il y a moins sophistiqué, avec une partie supérieure seulement déformable (bec) au lieu d'un bec avec piston.

Désamorçage (tube dentifrice, pompe aspirante). Le désamorçage se produit quand une poche d'air se forme dans le corps de la pompe, en général par la fuite d'un joint ou du piston. L'air aspiré "coupe alors la continuité du liquide ou pâte pompés (dentifrice, eau, essence..) et la pompe ne pompe plus, temporairement ou définitivement, car elle "aspire inefficacement sa bulle d'air. Il faut alors "réamorcer" en purgeant l'air c'est à dire en l'évacuant (on démonte le tout et on le remplit soi-même de liquide. Pour le TUBE DENTIFRICE, c'est simple : on pousse le piston avec la tête de la brosse à dent, ce qui chasse la bulle d'air et la fait sortir.



Liquides-tension
La goutte d'eau, les insectes qui marchent sur l'eau, les bulles, petites ou géantes (de savon pour les enfants ou spéciales pour les les spectacles), la pièce en aluminium qui flotte sur l'eau : il s'agit dans chacun de ces cas d'un effet de la tension superficielle des liquides. Celle-ci provient de la cohésion des molécules de surface qui forment comme une peau pouvant se déformer et supporter un objet de plus grande densité que le liquide lui-même. La goutte d'eau est comme enfermée dans un sac mou et déformable.
Les insectes cités enfoncent "la peau" sans la faire craquer (autrement ils se noieraient).
Applications utiles : séchage sur l'évier; verre, carafes, pots retournés conserveront autour du bord un cordon d'eau faisant étanchéité et ne sècheront pas. Pour évacuer l'eau, retournez les sur une pièce de tissu, ou laissez un espace important au-dessous. Inclinez les ou couchez les à l'horizontale.
Les petites gouttes ne tomberont jamais ! laissez les s'évaporer à l'air libre ou essuyez les pour éviter les traces.

Liquide renversé.
Sur une surface plate, une flaque d'eau ou d'huile a ses bords comme contenus dans une peau invisible ; il est donc possible d'en "ramasser" la majeure partie à l'aide d'une pelle ou d'une spatule. (voir Brico,désagréments.) On peut également guider et limiter un épanchement ou un écoulement en posant au sol un simple tuyau d'arrosage (un peu comme on contient la marée noire entre des boudins flottants).

Amusant. Le trombone, l'épingle, la pièce en alu qui flottent  ! Ils sont pourtant plus denses que l'eau ; en réalité ils ne flottent pas mais sont posés sur "la peau de l'eau", comme certains insectes. Une astuce permet de les faire tenir à la surface car on ne peut y arriver avec les doigts. Il faut tout d'abord choisir un petit trombone, une épingle à petite tête, une pièce de monnaie alu (ancienne), ou même un bout de fil de fer ou de cuivre fin bien droit. On découpe un petit morceau de papier fin (cigarette, papier hygiénique..) que l'on place sur l'eau à plat ; il se mouille mais demeure quelques dizaines de secondes à la surface. On pose délicatement l'épingle, le trombone, la pièce dessus, le plus horizontalement possible et on attend que la papier coule, ou on l'aide en l'enfonçant progressivement sur les bords à l'aide d'un bâtonnet. Ces objets "flottent en apparence", légèrement enfoncés sur la peau de l'eau qui se déforme autour d'eux, en cuvette.

Une boussole réalisée avec une épingle qui flotte !! Pour ne pas.. perdre le nord, faire flotter une épingle. Elle s'orientera, tête vers le sud, si c'est comme ce que j'ai constaté. Etait-elle un peu aimantée, je ne crois pas. Elle doit tout simplement chercher à prendre le flux terrestre au maximum. tout de même, pourquoi la tête au sud ? Faites en l'expérience.



Les liquides, mouillant non mouillant
Le liquide de rinçage (lave vaisselle). Il y a de nombreuses bizarreries de comportement pour les liquides qui peuvent ainsi aimer ou détester certaines matières (dites mouillantes ou non mouillantes : si un corps est non mouillant, l'eau court dessus en formant des billes. Notons que c'est le cas de la graisse et que sauf erreur, bien des animaux se protègent ainsi de la pluie, ou de l'eeu de mer, dont les poissons, mais aussi certains oiseaux qui plongent pour s'en régaler.

Les liquides de rinçage limitent la consommation d'eau en rendant les plats et verres non mouillants au moment du rinçage, de sorte que l'eau ne s'y attache pas, se disloque et emporte les saletés préalablement décollées par un tensio-actif.
Mais le produit de rinçage lui, demeure. Mieux vaudrait essuyer les verres.
Un corps mouillant au contraire attire l'eau, qui y adhère et s'étale dessus. C'est ce que l'on peut observer dans un verre plein d'eau : l'eau remonte sur les bords en coupelle car les molécules de verre et d'eau s'attirent. Si vous plongez un tube (capuchon de stylo) dans l'eau, vous verrez très bien l'eau se coller en remontant un peu sur le tube. On obtient même un joli bruit de succion quand on le retire.

Le moucheron dans le verre. C'est un désagrément qui énerve car lorsqu'on s'apprête à attraper un moucheron dans le verre avec la cuillère ou le couteau, l'eau remonte un peu le long du couvert et la bestiole glissant sur la pente, échappe à son destin !

Le teflon (*) qui enduit la poêle la rend non mouillante et l'huile ne peut s'y répandre (elle forme des plaques). il faut une certaine épaisseur pour qu'elle consente à "couvrir".
Certains produits traitent ainsi les verres de lunette ou le pare-brise de la voiture ("Rain-X"); rendant le verre non mouillant. En voiture, on voit les gouttes d'eau fuir vers le haut à grande vitesse, sans essuie glace (les gouttes d'eau ne se rejoignent plus pour fusionner, comme elles aiment le faire par affinité).
(*) Teflon : cette matière non adhérente a été difficile à fixer sur les poêles, où elle n'adhère pas non plus ! les ustensiles sont donc creusés de micdo-cavités dans lesquelles le téflon prend prise (s'accroche), d'où sans doute sa fragilité et sa détérioration en petites lamelles.

Le savon, les détergents, le white spirit rinçable à l'eau, l'huile soluble. Ce sont tous des corps gras rendus solubles dans l'eau, donc mouillants, alors qu'ils ne le sont pas par nature. En qualité de corps gras, ils peuvent dissoudre un autre corps gras (donc nettoyer) et en qualité de produit mouillant, ils peuvent être rincés à l'eau. C'est le procédé de "saponification" qui rendit célèbre le savon de Marseille, lequel est en quelque sorte "du gras soluble dans l'eau". On peut donc nettoyer du cambouis avec de l'huile (c'est ce qu'il faut utiliser et non de l'essence), mais il faut ensuite "se dégraisser" !
L'huile d'olive et Benjamin Franklin. assez curieusement et contradictoirement, huile et eau qui semblent ne pas s'aimer comme on vient de la voir, s'entendent parfois à merveille, sans toutefois se mélanger ; depuis l'antiquité Grecque, il est connu que les vagues s'apaisent si l'on verse de l'huile sur la mer, procédé utilisé parfois par les pêcheurs. Benjamin Franklin s'est intéressé à la surface couverte par l'huile et près de Londres, a versé une cuillerée d'huile d'olive dans un étang ; cette cuillerée a couvert environ 100 mètres carré, ce qui est considérable. Bien plus tard, "Rayleigh" en déduisit que la couche d'huile était à son épaisseur minimum, celle d'une molécule d'huile ! On calcula ainsi la taille de la première molécule de matière, celle de l''huile d'olive, soit environ un millionième de mètre.

Amusant A propos de mouillant, voici une question posée par un scientifique: quand il pleut, faut-il courir ou marcher normalement ? en effet, on rencontre plus d'eau si l'on court ! ce qui est juste mais.. avez vous la réponse ? tant mieux, vous êtes encore sensé.

Les liquides, force capillaire. non, il ne s'agit pas de cheveux dans un liquide mais de la force qui fait monter un liquide dans un tube très fin (dit capillaire, donc fin comme un cheveu). On ne comprend pas très bien mais on l'explique quand même ! car c'est/ce serait un autre phénomène que celui qui fait remonter un peu le liquide "en coupelle" sur les bords d'un récipient ou sur le bâton que vous plongez dans l'eau ; pratiquement, la capillarité fait monter le café dans le sucre que vous trempez à peine. Application pratique : biner la terre consiste a faire des mottes qui cassent les conduits capillaires de la terre et limite ainsi l'évaporation de l'eau. Un binage vaut deux arrosages car il retient l'eau.

Arrosage pendant les congés. Poser sur la terre du pot une large bande de coton épais (des bouts de serpillière coupés en bandes de 3 à 5 cm de large), en l'enroulant un peu autour du pied de la plante. On laisse l'autre extrémité tremper dans une bassine pleine d'eau posée à côté (même plus basse). Voir " "jardin" dans Bricolage. Pensez également à les regrouper, si possible à l'ombre (voir masse)      

La sève des arbres. La force qui fait monter la sève dans une plante serait due à l'effet de capillarité, mais ce n'est pas sûr du tout ; Quelques uns pensent que ce phénomène proviendrait de l'évaporation qui, créant un vide, aspirerait la sève. Cette théorie est intéressante mais j'ai coupé une branche de bouleau à mi-longueur qui a goutté (pas seulement suinté) pendant des semaines malgré le produit appliqué sur la taille, mais surtout après l'avoir soulevée pour maintenir le bout bien au-dessus du reste. Conclusion ? "ça" pousse vers le haut, l'horizontal et tout, capillarité ou non; mon pin d'Autriche a des moignons de 30cm sans rien dessus qui ne sèchent pas depuis des années, ne meurent pas, pleins de sève.


Les liquides et fluides en général).

Ecoulement. La bouteille ou la casserole qui "pisse" partout ; l'écoulement des liquides n'est pas toujours simple en raison des affinités entre corps mouillant/ non mouillant), mais également à cause de phénomènes de pression interne et atmosphérique. C'est le cas lorsqu'on verse du vin qui a tendance à couler le long du goulot. Pourquoi ? c'est dit-on en raison de la courbure du précieux liquide à la sortie du goulot : la partie du vin côté verre va plus vite que la partie externe (à l'air) et de ce fait, sa pression de ce côté est plus faible (principe de Bernouilli); la pression atmosphérique côté extérieur plaque donc le filet de liquide contre la paroi de la bouteille. Retenons que c'est un problème de courbure du liquide et de différence de pression qui en résulte.

Un autre phénomène de courbure, analogue dans ses effets, conditionne le comportement d'une cuillère à café placée dans le jet du robinet et celui de l'aile d'avion. Tenez une cuillère par l'extrémité de la queue et avancez la lentement vers le jet du robinet, dos en avant (face convexe), donc le creux vers vous. Arrivée en contact du jet, elle part brusquement en avant toute seule, comme aspirée ; ce phénomène est utilisé pour les ailes d'avion qui sont épaisses et courbées dessus (plates dessous, un peu comme la cuillère. Bien que soutenues par en dessous par la pression de l'air, la force de sustentation principale de l'aile provient d'une aspiration par le dessus ! Faites l'expérience, vous serez étonné. Il s'agit à nouveau de vitesses d'écoulement différentes qui induisent des pressions différentes.


L'eau et la vue. Expérience du bâton brisé, quelqu'un dans la piscine.  Est'ce que l'oiseau qui plonge pour attraper un poisson, fait la correction nécessaire ? Le poisson qui saute hors de l'eau pour attraper l'insecte fait-il de même? EXPLICATION: en regardant une personne plongée dans l'eau jusqu'au cou, l'on voit que la partie immergée de son corps est ridiculement déformée : il n'a presque plus de torse et ses jambes ainsi que son bassin; tout paraît tassé et large. Cet effet provient des rayons lumineux qui sont cassés (déviés) entre les deux milieux que sont l'eau et l'air (sauf les rayons verticaux) ; l'angle que fait un rayon considéré est défini par un "indice de réfraction", qui dépend de la nature du liquide ou du gaz. En plongeant un bâton dans l'eau, on le voit "brisé" en dessous de la surface. Or, il est toujours droit !  conclusion, l'extrémité du bâton n'est donc pas là ou on la voit. La photo ci-après montre bien ce phénomène : 1 / vue par dessus la surface de l'eau : le caïman paraît aplati, avec des pattes courtes presque horizontales (j'ai redessiné les contours) alors que 2/ : au travers de la vitre verticale, on voit des pattes pendre jusqu'au fond, énormes parce que agrandies par un effet de loupe (ce que l'on constate en plongée avec un masque).
Cliquez pour voir le caïman derrière la vitre verticale du bassin.



Surfusion. La surfusion la plus facile à observer est celle de l'eau : elle peut ne pas être dans l'état qu'elle devrait adopter. Le second est l'eau glacée qui peut être encore liquide à un peu moins de zéro degrés (et qui "prend" d'un seul coup à la moindre perturbation). La banquise, compte tenu de la salinité, naturellement, puisque le sel modifie aussi le point de gel, peut être encore liquide alors qu'elle devrait être glacée, à près de cinq degrés de moins que le point théorique. Sous l'effet d'une perturbation, elle peut alors se figer brutalement d'un coup. Ce phénomène fait intervenir l'agitation de l'eau, les gaz dissous, les impuretés autour desquelles se forment les premiers cristaux, etc. On ne peut tout expliquer, ni surtout prévoir. On a observé des cas où de l'eau chaude versée gelait plus vite que l'eau froide.

Inquiétant : l'état de surfusion de la pluie d'hiver par temps froid.
Il n'est pas si rare que de l'eau de pluie puisse tomber en état de surfusion (un peu en dessous du zéro, elle devrait être en glace). Vous êtes en voiture et la pluie ne vous fait rien craindre. Seulement, dès qu'elle touche le sol, mais aussi votre pare-brise, elle se transforme instantanément en glace !  et là, ça peut aller mal. Donc, se méfier.

Evaporation.
Un liquide chaud s'évapore et produit du froid par détente. Mais si l'on verse de l'eau dans une poêle chaude, deux cas se produisent : si la poêle est moyennement chaude, l'eau "sèche" (c'est drôle), et disparaît peu à peu. Si la température de la poêle est suffisante, l'eau forme de petites billes qui roulent et sautent avant de disparaître peu à peu. C'est un moyen pour un cuisinier de connaître la température de sa poêle, qui atteint alors au moins 180°, température nécessaire pour saisir une viande.




Ecoulement.
Observons ici la cohérence des liquides, c'est à dire leur capacité à se retrouver et se regrouper, en un seul corps malléable massif. Des liquides différents versés dans un verre se séparent en couches d'affinité et non pas seulement de densité. Cette propriété est d'ailleurs partagée avec d'autres corps, dont les grains qui, à l'instar des liquides, peuvent bouger. Des forces assemblent les molécules extérieures d'un liquide qui le contiennent dans une sorte de peau. Un liquide n'aime pas être séparé et se regroupe en gouttelettes éparses si le support ne les absorbe pas, ou en flaques, en attente de l'occasion qui leur permettra de fusionner. De l'eau peut rester en fines gouttelettes même à la verticale (verre), jusqu'à séchage sur place.
Etalé, le liquide en prend plus ou moins à son aise, toujours pour s'étaler, selon la nature du support et les règles de la pesanteur.
AMUSANT ! La planche de bois vernis d'un banc paraissait bien propre lorsque cette dame, que nous avons rencontré après, s'est assise dessus. Las, il avait plu et elle s'est copieusement trempé le derrière ! l'eau qui était restée dessus, "contenue dans sa peau", n'était pas un film mince mais une couche épaisse que j'ai par la suite chassée de ma main ! un petit demi-entimètre peut-être.
Un huile fluide comme l'huile d'olive s'étale sur de l'eau jusqu'à la dernière molécule mise à plat. L'irisation de l'huile au sol provient de la réfraction et la diffraction de la lumière sur ses couches fines.

Cohésion d'un liquide. Versé, le liquide forme un écoulement "qui se tient" et donne aussi lieu à un phénomène de vortex dans la bonde du lavabo (enroulement due à la rotation terrestre). De l'eau chassée fait corps et aspire littéralement l'eau de la réserve, parvenant même à la faire remonter pour suivre l'écoulement.
Des eaux de densité, de température ou de salinité différentes ne se mélangent pas facilement (par exemple, en mer).


On connaît la force des vagues et les coups de butoir qu'elles sont capables d'asséner ; il en est de même dans les canalisations ou l'arrêt d'un écoulement peut, par le seule force d'inertie, éventrer les tuyaux.

Les masses d'eau se réfléchissent sur un obstacle et repartent dans une autre direction. On peut observer le phénomène au bord de mer, près d'une digue qui renvoie l'eau et les marins connaissent bien les mers croisées, lieu de rencontre de vagues poussées ou provenant de directions différentes, dont à l'île de Sein, à la rencontre de la mer du Nord et de la Baltique, près des digues, entre groupes d'îles ou de hauts fonds, et en tant d'autres lieux.

Le mascaret en est une autre illustration, deux masses d'eaux qui se rencontrent. Celle du fleuve qui s'écoule vers la mer, celle de la mer qui monte avec la marée.

Au Canada, il y a une route du nord qui n'est ouverte aux poids lourds que l'hiver ; pour une bonne raison, puisqu'elle emprunte une rivière gelée. Mais sous la glace l'eau, qui est encore est encore bien vive subit le poids des engins et part vers l'avant et vers les berges comme sous l'effet de la proue d'un bateau. Cet effet devient très gênant dans les virages, voire dangereux car les ondulations sous la glace se heurtent au talus du virage, dans son coude, et reviennent en arrière, provoquant une agitation de l'eau susceptible de briser la glace. Devant le risque, les chauffeurs, tous expérimentés, sont à l'écoute de la glace et prennent les précautions nécessaires. On a cependant jugé utile d'étudier le phénomène, ce qui débouché sur une modification du tracé des courbes de la rivière afin de renvoyer différemment et disperser la vague sous-marine.



Mémoire de l'eau.  La mémoire de l'eau pure n'est en rien comparable à celle d'alliages métalliques qui retrouvent une forme anciennement donnée à une autre température (bon pour les tours de magie !). Il s'agit en fait d'une hypothèse très controverée qui énonce que l'eau pure conserverait les propriétés des corps qui y auraient été anciennement dissous, donc disparus. La théorie défend implicitement l'effet homéopathique dont les éléments actifs sont tellement dilués qu'il n'en reste pratiquement rien. Ses défenseurs arguent que l'eau pure n'existe pas et que si mémoire il y a, il faut aller la rechercher dans les innombrables particules qui y étaient lors de l'évènement, qui y sont encore et qui pourraient en garder trace. On en est là, et on n'en parle pratiquement plus.

Sauf qu'un certain Martin Chaplin, London South Bank University, prétend que les propriétés de l'eau liquide sont difficile à prévoir parce qu'elle contient des substances dissoutes, qu'elle interagit avec le milieu ambiant  liquide, solide ou gazeux, et que l'on ne connaît pas réellement comment elle est structurée. L'eau, qui possède une molécule si petite et si simple, est pourtant apte à satisfaire tous les besoins de la vie. La structure de son atome d'oxygène et de ses deux atomes d'hydrogène, n'est cependant pas si évidente que l'on croit : sous quelles formes peuvent-ils s'associer ? il la représente en exemple comme la tête de Mickey avec un gros rond et deux oreilles (atome d'oxygène et deux d'hydrogène) pour montrer que sa structure, ou disposition de ses éléments constituant peut varier, sous l'action d'autres substances, et se composer en différents volumes (exemple, des tétraèdres).
On sait déjà qu'il a de l'eau de différentes densités, dont la célèbre "eau lourde", qui est structurée différemment, tout en restant de l'eau. Au-delà, d'autres chercheurs supposent la présence d'eau plus légère que la normale et une autre plus lourde que la glace. De là à conserver la mémoire de compositions passées, il n'y a pas loin.




Les mousses
L'expression "n'importe quoi pourvu que ça mousse" est désormais une actualité scientifique. Les recherches sur les bulles (genre bulles de savon) ont toujours été très actives car elles amusent petits et grands ; on cherche à les produire au mieux, pour une meilleure efficacité des détergents (lessives, liquides de nettoyage). Une bulle est constituée d'un film très mince de matière, dont les molécules tiennent ensemble comme une peau élastique (voir ci-dessus, tension superficielle des liquides). Avec des liquides à très forte cohésion (tension superficielle), on parvient à créer des bulles assez grandes pour qu'une personne entre dedans sans les détruire (spectacle d'illusionnistes). L'idée des bulles a par la suite cheminé jusqu'à la création du béton cellulaire : il ne s'agissait de réaliser la plus grade bulle de béton très fin pour entrer dans le Guinness des records, mais de faire mousser un matériau compact par nature.
Ce béton ultra léger, rempli de bulles d'air, est un isolant très efficace ; on gagne en quantité de produit, en poids à transporter puis à soutenir, en assurant du même coup l'isolation. Sans doute peut-on lui reprocher sa friabilité et son manque de résistance, mais associé à une ossature, il est très intéressant.
Pourquoi ne pas faire mousser le métal ?  ce rêve est déjà réalité. Imaginons les propriétés du béton cellulaire transposées au métal, avec en plus la résistance, quel enjeu !! carrosseries autoporteuses d'automobiles en mousse d'aluminium, pièces en mousse de titane, manches de couteaux en mousse d'acier inoxydable. L'acte final se jouerait au moulage, comme pour le béton cellulaire et il n'y aurait plus besoin de façonner, d'usiner, de souder. On moulerait des structures complexes d'un seul coup. Vive la recherche fondamentale appliquée.  Euh, j'ai dit une bêtise ?

Suivons l'affaire, quelques années plus tard, voici ce que je lis dans Marianne, 2 12 2011 : Métal léger comme une plume : je cite >  "des > chercheurs américains ont développé un métal incroyablement léger, environ 100 fois plus que la mousse de polystyrène. Il contient 99,99 % d'air. Sa structure est un treillis nanoscopique constitué de tubes creux. Bon, c'est une annonce et l'on travaille beaucoup désormais à l'échelle nanoscopique en s'amusant au lego. Ce ne sera pas une mousse que l'on pourrait injecter dans un moule, mais qui sait, avec le temps, ce que cela peut devenir.



Les colles ; la force qui fait coller (adhérer) la colle sur un autre corps provient de l'attraction des atomes entre eux, dès lors qu'ils sont très proches les uns des autres (force de Van der Waals). Le phénomène, pas très bien cerné, fait toujours l'objet de recherches ; les polymères, accolement de molécules formant de longues molécules géantes, jouent un rôle prépondérant dans la fabrication des colles. Voir aussi " utilisationdes colles"
Ce Post-it note grossi 225 fois peut être réutilisé plusieurs fois car un film adhésif est libéré par quelques bulles contenant la colle lorsque le papier est pressé sur une surface. Lorsque toutes les bulles ont été utilisées, ça ne colle plus.


   nos sens, les rayonnements - espace-temps, les microscopiques, la matière..


hibis Idées       retour au début de page