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TD1 : Calcul de tensions de surface

A - Mesure de pression

La figure ci-dessous illustre une méthode expérimentale pour mesurer la tension d"in- terface liquide-gaz, notéegLGd"un liquide. Un manomètre (M) est connecté à un tube (T) afin de mesurer la différence de pressionDPentre le gaz contenu dans le tube et

l"atmosphère.À l"extrémité du tube T, placé juste à la surface du liquide, on observe la formation

d"une bulle de gaz. En négligeant les effets de pesanteur sur la géométrie de l"inter- face liquide-gaz, cette interface sera modélisée comme une portion de la surface d"une sphère de rayonR. Le rayon du tube sera notérT. 1. Montr erque la pr essiondu gaz ne peut dépasser un maximum et que ce maxi- mum correspond àR=rT. 2. La dif férencede pr essionmaximale entr ele gaz et l"atmosphèr ev aut0,3 mm Hg. En déduire la valeur de la tension d"interfacegLGà 25 °C.

Données :

Densité du liquide : rliq= 1,5 g.cm3

Densité du mer cure: rHg= 13,6 g.cm3

Ra yondu tube : rT= 0,10 cm

Accélération de la pesanteur : g= 9,8 N.kg1

1 Chim387 - Les surfaces et interfaces en chimie, physique et biologie 2012-2013

B - Mesure de force : méthode de du Noüy

La figure ci-dessous illustre une méthode de mesure de la tension superficiellesd"un liquide par le biais d"une mesure de force. Un anneau métallique de rayonRest sus- pendu à un dynamomètre et est plongé dans le liquide. On tire alors doucement et délicatement sur l"ensemble pour le remonter petit à petit. L"anneau ressort du liquide et entraîne avec lui unfilmcylindrique de liquide. Avant que le film ne se rompe, la lecture du dynamomètre indique la force totale exercée : poids de l"anneau et tension

de surface due au film de liquide.1.Exprimer la for ceexer céepar le film de liquide sur l"anneau.

2. A vecun anneau de 6 cm de diamètr eet de masse 6,5 g, on r éalisel"expérience successivement avec de l"eau puis de l"éthanol. Les forces totales à l"arrachement mesurées sont respectivement 116 mN et 82 mN. Calculer les tensions superfi- cielles des deux liquides (on prendra l"accélération de la pesanteurgégale à 9,8 N.kg 1). 3. Compar eraux v aleursobtenues par d"autr esméthodes : s eau= 0,072 N.m1ets´ethanol= 0,023 N.m1 2 Chim387 - Les surfaces et interfaces en chimie, physique et biologie 2012-2013

TD2 : Capillarité et mouillage de surfaces

A - Loi de Jurin

Un capillaire cylindrique, de section circulaire de rayonr, est plongé verticalement dans un réservoir de liquide de densitér. Le système est maintenu à température et pression constantes. Expérimentalement, on constate que le liquide dans le capillaire n"est pas au même niveau que dans le réservoir et sa surface adopte une forme courbe. Cette surface s"appelle le ménisque. Le système comporte trois phases : solide, liquide et gaz. On notegSG,gLG,gSLles tensions superficielles solide/gaz, liquide/gaz et liquide/solide. Ces trois grandeurs sont reliées par l"équation de Young-Dupré : g

SG=gSL+gLGcosq

1. Quelle condition sur les tensions de surface doit-elle êtr ev érifiéepour que le liquide monte dans le capillaire. À quelles valeurs deqcela correspond-il? Que se passe-t-il si cette condition n"est pas vérifiée? 2. On obser vequ"à l"équilibr ele liquide monte dans le capillair e.La surface du liquide est située à une hauteurhpar rapport à la surface du liquide dans le réservoir. Exprimer la hauteurhen fonction der,gLG,ret d"autres grandeurs si nécessaires en réalisant un bilan énergétique.quotesdbs_dbs3.pdfusesText_6

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