La vie d'une bulle

Pratique

Dans une bouteille d'eau gazeuse, une bulle remonte et éclate à la surface.

Onomatopées

Oh ! ziouuuuup... pshhh !

Poétique (air connu)

Une goutte au fond d'un verre d'eau

Qui faisait des bulles, qui faisait des bulles

Une goutte au fond d'un verre d'eau

Qui faisait des bulles pour passer le temps.

Et la bulle sans perdre son temps

A pris son envol, a pris son envol

Et la bulle sans perdre son temps

A pris son envol vers l'horizon blanc.

Initiatique

Au fond d'une bouteille remplie d'une boisson limpide, une petite bulle prit un jour naissance. Tout perdue dans cette immensité transparente, elle ne savait pas trop où aller, et se mit à pleurer. Elle se sentit brusquement légère, légère, si légère... Et la petite bulle eut l'impression de voler, de planer, portée par un souffle invisible, qui la transportait vers une grande étendue plate, vers le haut. La petite bulle se rapprochait, se rapprochait de plus en plus de l'étendue plate, et elle se hissait sur la pointe des pieds pour y arriver plus vite, pour voir... Et soudain, elle arriva à la surface de l'eau, et elle se sentit si bien qu'elle éclata en une myriade de particules joyeuses et étonnées.

Physico-chimique

On se propose dans cet exercice de faire une plongée au coeur de l'effervescence d'une boisson gazeuse, d'illustrer et d'interpréter sous l'angle physico-chimique les différentes étapes de la vie d'une bulle, à savoir : sa naissance, son ascension dans le liquide, et son éclatement à la surface. Dans tout l'exercice les bulles seront assimilées à des sphère et la boisson à un liquide de masse volumique égale à celle de l'eau. Le référentiel d'étude et terrestre considéré comme galiléen.

Naissance et décollement d'une bulle : Dans un verre, les bulles naissent sur des sites de nucléation qui sont des embryons de bulles présents en solution ou de petites poches d'air piégées par des impuretés microscopiques (fibres de cellulose, microcristaux...). Dès que la valeur de la poussée d'Archimède Fa à laquelle la bulle est soumise dépasse la valeur de la force capillaire qui l'ancre à son site de nucléation, la bulle de détache. Puis une autre bulle naît et subit le même sort.

Ascension d'une bulle : A l'instant de date t₀ = 0 s, une bulle de rayon r₀ = 20 µm, située au point A à la profondeur z₀ = 0 m dans le repère z'z se détache de son site de nucléation avec une vitesse initiale v₀ nulle dans le référentiel terrestre supposé galiléen. Elle remonte verticalement vers la surface S du liquide, qu'elle atteint avec une vitesse v_s d'environ 15 cm/s.

Etude du mouvement d'une bulle en l'absence de force de frottement : la durée t_S théoriquement nécessaire pour que la bulle atteigne la surface avec la vitesse v_s est alors d'environ 30 µs. Cette valeur correspond-elle aux observations de la vie quotidienne ? Conclure quant à la validité du modèle proposé.

Etude du mouvement de la bulle en présence de force de frottement : l'application numérique donne v_lim voisin de 1 mm/s. Conclure quant à la validité du modèle proposé.

Liste absolument pas exhaustive...