Rappel sur les phénomènes
de capillarité
Au sein d'un liquide (ou un solide), l'ensemble des forces de
liaisons s'annulent mais à la surface, ces forces de liaisons ont une résultante
dirigée vers l'intérieur et la surface se comporte comme si elle était soumise
à une pression extérieure.
La tension superficielle A correspond à une
force qui s'exerce sur une longueur unité d'une courbe imaginaire découpant
la surface d'un liquide (ou d'un solide) pour maintenir en contact les deux
parties coupées.
La
constante de tension superficielle A s'exprime en N.m-1. Cette grandeur traduisant
la valeur des forces de liaisons dépend fortement de la température.
Pour
déterminer la valeur de A, on peut utiliser la méthode
de Jurin ou celle de la balance.
On suspend à un plateau d'une balance
sensible une plaque rectangulaire (Longueur L = 5 cm, épaisseur e = 1 mm) recouverte
par un revêtement non mouillant. La partie inférieure est par contre bien polie.
On tare l'autre plateau pour que le système soit en équilibre.
Quand cette
lame affleure un liquide, les forces de tension superficielle exercent une force
F = 2.(L + e).A verticale sur la lame.
Il se forme entre la
plaque et la surface du liquide, une lame de liquide dont le poids P s'ajoute
à la force F.
En pratique, on abaisse très doucement le récipient contenant
le liquide et on équilibre la balance juste avant la rupture de la lame de liquide.
On détermine ainsi F + P.
A cause de l'incertitude sur la valeur de P, cette
méthode est moins précise que la méthode de Jurin.
L'applet
On admettra que le volume de la
lame de liquide juste avant rupture est égal à 0,15 cm3.
Déterminer la
valeur de la constante A pour les différents liquides étudiés.
Les valeurs
correspondent à une température de 20°C.
Pour réaliser pratiquement cette expérience, il est impératif
que le récipient soit parfaitement propre (lavage
au mélange sulfo-chromique conseillé). Pour l'eau, il faut utiliser de l'eau
fraîchement distillée.