Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 24 mars 2022 à 14h00 - Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1er)

Quand les changements d’états orchestrent le comportement de gouttes

Ambre Bouillant
Physics of Fluids, Twente University, NL

Les changements d’états peuvent façonner les liquides et sculpter des interfaces. Dans ce séminaire, je présenterai deux exemples pour illustrer comment des échanges au niveau de l’interface eau/air peuvent dicter la dynamique de gouttes. Le premier exemple, tiré de mes travaux de thèse, porte sur la caléfaction, aussi appelé l’effet Leidenfrost. Une goutte d'eau placée sur un substrat chaud lévite sur un coussin de vapeur. L’absence de contact avec le substrat réduit considérablement la friction, dotant ainsi la goutte d’une grande mobilité. Nous nous demanderons si la mobilité de ces gouttes est réellement extrinsèque. Lorsqu’on dépose sur une surface horizontale une centaine de gouttes, en prenant soin de ne pas leur communiquer une vitesse initiale, on constate qu’elles se mettent spontanément en mouvement dans des directions aléatoires. Ce comportement dépend de la taille de la goutte, qui rétrécit en s’évaporant. Nous discuterons la nature, l’origine et le mécanisme d’autopropulsion, qui, même en l’absence de pente ou de courants d’air, explique la mobilité particulière de ces gouttes. À travers un deuxième exemple, je discuterai le problème de la croissance de goutte par condensation sur un gel mou. Des gels de silicone (PDMS) de module élastique G allant de 100 Pa à 1 GPa (donc déformable par la traction capillaire ), sont refroidis en dessous du point de rosée dans une chambre à humidité contrôlée. Les expériences montrent que l’élasticité détermine la densité initiale de gouttelettes et influence la dynamique de condensation. En s’appuyant sur les cas limites rigide et purement liquide (G → 0), nous verrons que l’élasticité ajuste la forme des gouttes (entre calotte sphérique et lentille flottante) et donc la barrière énergétique à la nucléation. La dynamique de croissance révèle la présence d’interactions Cheerios attractives et une résistance à la coalescence. Une structure quasi-figée de mousse liquide 2D apparait, que nous chercherons à expliquer.

Collection des trajectoires de 100 gouttes millimétriques (vues de dessus), déposées sans vitesse initiale, sur une surface horizontale, chauffée à 300˚C.

Accès Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1er)