Séminaire Institut

Vendredi 5 Février 2010 à 14h00.

Tirer sur l'eau : cavitation et anomalies

''La pression qui règne dans un gaz est toujours positive. Dans un liquide en revanche, la cohésion de la matière permet de réaliser des pressions négatives. Le liquide se trouve alors en extension, dans un état métastable, qui finit par être détruit par l'apparition de bulles de vapeur (la cavitation). Ce phénomène a des conséquences pratiques importantes, sur l'ascension de la sève dans les arbres par exemple. La connaissance de la limite de cavitation de l'eau peut également nous renseigner sur l'origine de ses célèbres anomalies. Notre équipe a ainsi "tiré sur l'eau" en utilisant des ultrasons focalisés. Nous avons tout d'abord estimé la pression à laquelle les bulles apparaissent, et montré la très grande reproductibilité de nos mesures [1]. Plus récemment, nous avons réalisé une mesure directe de deux grandeurs physiques du liquide jusqu'au seuil de cavitation : la densité et la vitesse du son [2]. Nous accédons ainsi à l'équation d'état du liquide métastable. Nos résultats sont en flagrant désaccord avec la théorie de cavitation, dont n'a pu s'approcher qu'une seule expérience, basée sur des inclusions d'eau dans du quartz [3]. Nous discuterons les différentes explications que l'on peut avancer pour interpréter cette nouvelle anomalie. [1] E. Herbert, S. Balibar, F. Caupin. Phys. Rev. E 74 (2006) 041603. [2] K. Davitt, A. Arvengas, F. Caupin, en préparation. [3] Q. Zheng, D. J. Durben, G. H. Wolf, C. A. Angell, Science 254 (1991) 829. Pulling on water: cavitation and anomalies The pressure in a gaz is always positive. In contrast, in a liquid, the cohesion of matter allows one to achieve negative pressures. The liquid is then under tension, in a metastable state, which is eventually destroyed by the appearance of vapor bubbles (cavitation). This phenomenon has important practical consequences, on the ascent of sap in trees for instance. The knowledge of the cavitation limit of water can also bring information about the origin of its famous anomalies. Our team has thus "pulled on water", using focused ultrasounic waves. We have first estimated the pressure at which the bubbles appear, and we have shown the very good reproducibility of our measurements [1]. More recently, we have performed a direct measurement of two physical quantities of the liquid down to the cavitation threshold: density and sound velocity [2]. This gives us access to the equation of state of the metastable liquid. Our results are in strong disagreement with the theory of cavitation, which could be approached by only one experiment, based on water inclusion in quartz [3]. We will discuss the different explanations that can be proposed to interpret this new anomaly. [1] E. Herbert, S. Balibar, F. Caupin. Phys. Rev. E 74 (2006) 041603. [2] K. Davitt, A. Arvengas, F. Caupin, en préparation. [3] Q. Zheng, D. J. Durben, G. H. Wolf, C. A. Angell, Science 254 (1991) 829. --''