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Juin
01

L’énigme de la théière qui coule

Paru dans : L’énigme de la théière qui coule J.M. Courty et E. Kierlik, Pour la Science N°392, (juin 2010)

Les théières ne versent pas toujours convenablement. Pourquoi ? La question est posée depuis longtemps, mais la réponse n’était pas complète…

Extrait

Verser du thé peut se transformer en cauchemar, même lorsqu’on n’est pas maladroit (voir la figure 1). Au lieu de jaillir du bec verseur, le liquide se détourne de la trajectoire parabolique qu’on lui destinait et coule le long de la théière… en tachant la belle nappe mise pour l’occasion ! En outre, la question de l’origine du phénomène fait couler de l’encre depuis plus de 70 ans. Mais des travaux récents semblent suggérer une solution qui permettra bientôt de dire : « L’énigme de la théière, c’était hier. »

L’effet théière a suscité des débats sans fin parce qu’il combine plusieurs phénomènes de natures différentes : des effets hydrodynamiques, associés à l’écoulement du fluide, et des effets de tension de surface et de mouillage, liés aux forces intermoléculaires qui assurent la cohésion de la matière.

Un effet nommé Coanda

Pour démêler leurs rôles respectifs, simplifions la situation. Examinons d’abord l’exemple de l’écoulement d’un jet d’air dans de l’air (ou d’eau dans de l’eau), ce qui élimine les effets de surface. Cette situation correspond à l’effet popularisé en 1934 par l’ingénieur roumain Henri Coanda (inventeur de l’avion à réaction) et qui porte son nom : un fluide qui s’écoule à proximité d’une paroi convexe tend à épouser cette paroi plutôt que de s’en décoller.

Pour comprendre ce qu’est l’effet Coanda, considérons une lame d’air émise perpendiculairement à une paroi par une fente longue et étroite. Cette lame d’air entraîne l’air se trouvant à proximité, ce qui provoque en retour l’aspiration de l’air ambiant (cet effet a été récemment mis à profit par le fabricant britannique Dyson pour réaliser un ventilateur sans pales : des fentes disposées le long d’un anneau vertical éjectent de l’air à très grande vitesse, ce qui, par effet d’entraînement, produit un flux d’air comparable à celui d’un ventilateur classique).

Références

  • C. Duez et al., Wetting controls separation of inertial flows from solid surfaces, Physical Review Letters, vol. 104, 084503, 2010.
  • M. Reiner, The teapot effect… a problem, Physics Today, vol. 9, n°9, pp. 16-20, septembre 1956.
  • Page de discussion de M. Kadosch sur l’effet Coanda : http://fr.wikipedia.org/ wiki/Discussion_utilisateur: Marcel_kadosch

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