Quel est le point commun entre un volcanologue, un pneumologue et un verrier ? Ils s’intéressent tous aux bulles. La physique de la formation, du comportement et de l’éclatement des bulles est essentielle pour comprendre les phénomènes naturels ainsi que de nombreux processus industriels.
Dans cet article, nous parlerons des secrets scientifiques cachés derrière le phénomène des bulles.
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Ce qu’il faut savoir des bulles
Les bulles sont des sacs de savon et d’eau remplis d’air ; comme votre respiration, elles contiennent de l’azote, de l’oxygène et du dioxyde de carbone. Lorsque vous combinez du savon et de l’eau et que vous insufflez de l’air dans le mélange, le savon forme une fine paroi qui emprisonne l’air, créant ainsi une bulle !
Le film de savon est composé de trois couches : une couche de molécules d’eau entre deux couches de molécules de savon. Des millions de ces molécules vont s’assembler pour donner à la bulle sa forme sphérique.
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Les bulles de savon ne sont pas les seules bulles que l’on peut trouver. En fait, on trouve des bulles dans de nombreux liquides, tels que les boissons gazeuses (comme les sodas). Même l’eau du robinet peut contenir de minuscules bulles.
Il est important de noter que ces bulles sont toujours dans l’eau ou flottent à la surface de l’eau, contrairement aux bulles de savon qui peuvent flotter librement dans l’air. Pouvez-vous imaginer d’autres types de bulles ?
Les secrets scientifiques derrière les bulles
Les bulles sont amusantes et permettent d’étudier des concepts scientifiques tels que la tension superficielle, la lumière, l’élasticité, la chimie et même la géométrie, comme les structures de surface minimales. L’étude des bulles est extrêmement importante dans divers aspects scientifiques et industriels (Bird et al. 2010).
Un exemple clair est la formation de bulles dans les boissons gazeuses et la formation de mousse lorsqu’une bière froide est servie dans un verre, il est souhaitable d’avoir une mousse abondante et durable ; ce même effet est souhaité lors du service d’une tasse de chocolat.
C’est pourquoi des recherches sont menées sur la manière de maintenir ces mousses stables, étant donné que cette même stabilité est due à la taille des bulles qui la forment.
Les scientifiques utilisent les bulles piégées dans les couches de glace aux pôles, notamment au Groenland et en Antarctique, pour obtenir des enregistrements détaillés des gaz atmosphériques (dioxyde de carbone CO2, méthane CH₄ et oxyde nitreux N₂O) et, en comparant ces concentrations avec les quantités modernes de gaz à effet de serre, ils peuvent déterminer les événements passés de changement climatique remontant à plus de 650 000 ans (Davies, 2020).
Mais le potentiel de formation de bulles va jusqu’au développement d’une technologie qui permet aux cargos de voyager plus vite en dépensant moins d’énergie, réduisant ainsi la consommation de carburant et ayant un impact positif sur la quantité de CO2 qu’ils produisent.
Cette technologie, connue sous le nom de lubrification par l’air, permet de réduire la traînée de frottement qui existe entre le navire et l’eau. En effet, les bulles diminuent la tension superficielle de contact entre les deux. La lubrification à l’air est obtenue en pompant de l’air sous la coque, ce qui réduit directement la surface de la coque.
