Transparents (16 mb et 9 mb)

http://home.scarlet.be/jyraty/student.htm

L’état liquide

Liquide macroscopique: matière qui s’écoule et adopte la forme du récipient

Liquide microscopique: État désordonné de la matière ou les molécules / atomes en mouvement permanent sont liés par des forces de cohésion

Mouvement des atomes d’un liquide

Mouvement brownien Collisions entre molécules ~1020/sec

d est appelé libre parcours moyen ()

Rappel : R = 8.31 J/Mol.K

Application : diffusion d’un colorant

Soit un liquide : v = 100m/s

1012 collisions/s

En 1 seconde : d = 10-10m

N=1012 collisions

dNR

R=0.1mm !!!

Application : sortie d’un photon solaire

Soit un photon : v = 3 108 m/s

d ~ 10-2mt/pas ~ 3 10-11s

Doit parcourir R=7 108 m

Donc N ~ 5 1021

t=5000 ans !!!

Pression dans un liquide

Cohésion faible :

V(r) Erepulsive(r)

Eattractive(r)E de cohésion/molécule~ kT

Peu de résistance à la traction

forte résistance à la compression : Fluide simplifié ~ INCOMPRESSIBLE

requilibre

Pression dans un liquide

Les seules forces supportées par un liquide sont les forces de compressionLes forces tangentielles provoquent un ‘glissement des molécules’

Analogie : roulement à billes

Pression sur un élément de fluide

1. En un point du fluide la pression est unique et s’exerce dans toutes les directions

1. En un point du fluide la pression est unique et s’exerce dans toutes les directions

• La pression est indépendante de l’orientation de la surface• La forme du récipient ne joue aucun rôle

Principe de Pascal : Une variation de pression en un point se transmet intégralement en tout point du fluide

Interface rigide

Principe des vases communicants : • niveau du maçon• syphonnage d’un réservoir• château d’eau

Un fluide réel est compressible (P)

Note :P, T)

gHRT

Mpp

moy

moleexp0

GROSSEHypothèse…

P ?

vide

P = liquide g h

Expérience de Torricelli : manomètre à liquide

1 atmosphère = 760 Torr = 1013mbar = 1013 hPa = 1.013 105 N/m2

Poussée sur un corps immergé : Eureka

Le centre de gravité du volume de liquide (homogène) = centre de pousséen’est pas forcément celui du volume immergé solide

Centre de poussée

Principe d’Archimède…

Equilibre des corps flottants

Applications : Iceberg quille de bâteau dispositifs anti-roulis

Tension superficielle et capillarité

Grasp,Ulg

Les forces de cohésion minimisent la surface libre d’une goutte

SAW Travail à fournir pour augmenter la surface de S

Grasp,Ulg

SxlxFW 2

l

Fnormale Tension superficielle

SW

Chouette on sait faire des bulles…

Billes de mercure

Raccordement d’un liquide : adhérence et adhésion

air

solide liquide

Liquide mouillant

Liquide non mouillant

Par unité de longueur !

Surpression dans une bulle : formule de laplace

Des molécules voisines attirent vers le haut-> diminuent la pression de cohésion

p’’

p’M

Lame savonneuse dans du liquideÉpaisseur <<

4 : 2 surfaces2 : pour surface simple

222 cos)'''()'''( RpprppdFz

2cos4cos.2.2.2 RrldFor z

Différence de pression à la hauteur z

Forces de cohésion à cette hauteur

Pression plus faible sur surface concave-> ascension capillaire

cos/rR

eau mercure

Eau/verre : R positifMercure/verre : R négatif

R1 et R2 sont les rayons de courbure principaux :Une infinité possible -> le Rmax et le Rmin.

Jurin

Mesures de

bgxp

2 b = rayon de la bulle

Rayon maximum : b=r-> pmax

Formation d’une bulle au fond d’un tube

Méthode de l’anneau (balance de torsion)

Dynamique des fluides

V1 = composante normale de la vitesse à S1

= conservation du débit…

V1 S1=V2 S2

Théorème de Bernouilli

Plus simple :

cstemgHpVmv

2

2

Si Force conservative,oK Gravitation

Newton (par unité de volume)

Applications du Théorème de Bernouilli

Mesure de la vitesse d’un avion dp -> dv

Pourquoi les tornades font s’envoler les toits… ?

Applications du Théorème de Bernouilli

v grand -> p petit (<patm)

Applications du Théorème de Bernouilli

Applications du Théorème de Bernouilli

Applications du Théorème de Bernouilli

Flux laminaire vs Flux turbulent...?

Dépression

Cyclisme : casque goutte d’eau vs goutte d’EPO...?

Effet Magnus

Viscosité des fluides

Déplacement d’un corps dans un fluide visqueux

Loi de Poiseuille

Définition de la viscosité

Loi de Poiseuille

La viscosité provoque une perte d’énergie

Application de la loi de Poiseuille : mesure de

Viscosimètre d’Ostwald

Liquide de référence1, t1 (p’-p)

p1p2

Liquide inconnu2, t2

22

11

2

1

1

2

t

t

Q

Q