ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES

113. Tension superficielle. — Les molécules d'un même corps exercent les unes sur les autres une action qui varie, avec la distance, suivant une loi encore inconnue, et qui devient insensible à partir d'une distance très petite qu'on appelle rayon delà sphère d'activité. Il résulte de là, en particulier, que si nous considérons, dans un liquide, deux molécules situées, l'une m à une distance de la surface libre plus petite que le rayon de la sphère d'activité, l'autre m' à une distance de la même surface plus grande que ce même rayon, il y aura symétrie d'actious moléculaires dans toute, les directions autour de la molécule m' et dissymétrie autour de a molécule m. L'analyse détaillée des forces qui agissent sur a molécule m montre qu'à la surface libre du liquide, et dans tou e la couche d'épaisseur égale au rayon de la sphère d activité,

TENSION SUPERFICIELLE DES LIQUIDES. 213 Kiste des composantes langentielles à la surface lesquelles tendent ZTdlr les molécules liquides. L'état de la couche supe fi- . K un liquide est en conséquence assimilable a celui d une u'elrane élastique douée d'une certaine force de contraction La eur de cette force de réunion évaluée en milligrammes sur une tueur îectiligne de 1 millim. , à la surface libre du liquide, le nom de tension superficielle ànhqmde 'a imilalion de la couche superficielle du liquide a une mem- •aoe coTtLtile qui résiste à la rupture permet de donner une eorie élémentaire très simple des phénomènes capillaires. Parmi les très nombreuses expériences imaginées Pour mettre .,a évidence l'existence objective de la tension superficielle des iiauides, nous citerons seulement les suivantes : i l Si l'on saupoudre de lycopode une surface de mercure et que I on plonge dans ce liquide une baguette de verre, on voit les grams e lycopode, situés dans le voisinage du point déprime, s approcher peu à peu de ce point, disparaître dans la dépression et reparaître île nouveau pour s'étaler à la surface du mercure lorsqu on retire ^ la tige de verre. Les apparences du phénomène sont donc absolument identiques à celles quirésulteraientdel'existence d'une couche superficielle qui résisterait à la rupture, qui serait déprimée quand la tige de verre est abaissée et qui s'étalerait de nouveau lorsque

!a tige est soulevée. ■ . x„

2» Quand on projette à la surface d'un liquide un fil de soie très lin dont on a réuni les deux bouts, ce fil prend une forme plus ou moins irrégulière. Si l'on vient alors à faire tomber, a 1 intérieur du contour fermé constitué par le fil, une goutte d'un liquide qui diminue la tension superficielle du liquide primitif, la force de reunion des molécules superficielles devient plus petite à l'intérieur du contour qu'à l'extérieur. Tous les points du fil sont dès lors soumis à deux forces, l'une plus faible dirigée vers l'intérieur du contour, l'autre plus forte dirigée vers l'extérieur ; aussi voit-on le fil se tendre et prendre une forme exactement circulaire, ce qui démontre en outre que la tension superficielle d'un liquide est la même dans toutes les directions.

3» L'expérience est particulièrement facile si l'on isole, en quelque sorte, la couche superficielle; il suffit pour cela de préparer un liquide formé de proportions convenables d'eau, de savon et

PESANTEUR

de sucre, d'isoler une lame mince en plongeant dans ce liquide puis en retirant un cadre constitué par un fil métallique et de projeter le fil de soie sur la lame mince ainsi obtenue Au moment où l'on vient à crever la lame liquide dans l'intérieur du contour, celui-ci prend instantanément une forme exactement circulaire.

La valeur numérique de la tension superficielle, ou force de reunion des molécules superficielles d'un liquide sur une longueur del millmi., peut être obtenue, non très rigoureusement,mais très simplement, de la manière suivante. Une tige mince en verre est maintenue horizontalement, et on en approche, en dessous, un tube tie verre étiré à la lampe, très fin afin qu'il soit léger, à l'intérieur, duquel passe un mince fil dont les deux extrémités supportent un plateau en papier. Si l'on passe un pinceau imbibé de liquide entre la tige et le tube de verre, il reste entre ceux-ci une lame liquide dont la tension superficielle maintient le tube suspendu. Soient / la longueur de cette lame exprimée en millimètres, et /"la, tension superficielle par millimètre de longueur; la lame ayant deux faces, la tension superficielle s'exerce sur chacune d'elles,c'est-à-dire sur une longueur 21 et donne donc une résultante égale a 2lf. Or celte résultante peut être déterminée en chargeant de sable le plateau en papier et déterminant le poids p nécessaire pour amener la rupture de la lame liquide ; on a alors :

2lf=p,

d'où f= L,

formule qui donnera la valeur de /si on connaît p etL

Le tableau suivant contient la valeur de la tension superficielle de quelques liquides. Cette constante physique spécifique varie avec la température; les nombres du tableau sont relatifs à la température de 15° :

, ™™S mm?

Mercure 47 Essence de Ihérébeatine. . . '2.9

Eau distillée 7.5 Chloroforme 2.7

Glycérine 7.2 Pétrole 2 6

Acide sulfurique 6.3 Alcool élhylique 2.5

Huile d'olive 3.5 Alcool méthylique 2.4

Sulfure de carbone 3.2 Élher éthylique. 1.8