Les mousses sont constituées par des bulles de gaz dans du liquide ou du solide. Et oui, les os de notre corps ou les éponges sont des mousses solides. Mais quand vous prenez un bain ou une douche bien savonneuse, la mousse liquide qui se forme est un agencement de bulles de savon, dont chacune a une structure bien particulière.
Quand les bulles de savon s'agglomèrent, elles ont alors un comportement d'ensemble des plus étrange. Prenez une bouteille d'eau savonneuse, secouez-la, et videz-la: seul le liquide s'écoule, la mousse reste dans la bouteille. Elle se comporte alors comme un solide... C'est très intéressant pour des pompiers par exemple, qui veulent éteindre un incendie en l'arrosant d'un gaz étouffant les flammes, comme le CO2: si ce gaz est piégé dans des bulles, il restera au contact des objets enflammés plus facilement, l'extinction sera plus rapide. Les mousses solides sont très utilisées comme isolants (mousses polyuréthane, polystyrène expansé) ou comme matériau de remplissage léger en aéronautique ou pour des os de synthèse.
Les mousse en deux dimensions sont plus faciles à comprendre. Piégeons une couche de bulles sous une vitre, cela donne cette image:
C'est très géométrique: un pavage de polygones plus ou moins réguliers. Cherchons un peu d'ordre dans tout ça:
--Les petites bulles ont en général moins de côtés que les plus grosses: normal, une grosse bulle a plus de chance d'être cernée par des petites, donc nombreuses, qui se pressent contre la grosse et font autant de côtés au polygone.
--Les petites bulles sont souvent convexes (côtés bombés vers l'extérieur). La raison est intéressante: dans une bulle de savon, la pression interne est toujours un peu plus grande qu'à l'extérieur. La paroi savonneuse est très "tendue" (on parle de tension superficielle), elle tend à prendre le moins de surface possible, en écrasant le gaz intérieur. Et plus la bulle est petite, plus la pression interne est forte. Une petite formule pour ceux qui aiment:
Pint = Pext + 4.gamma / R (ou gamma est la tension superficielle de l'eau savonneuse, et R le rayon de la bulle, au dénominateur ici, ce qui confirme la pression interne élevée des petites bulles)
--En fait, une paroi est arrondie depuis la petite bulle vers la grosse bulle, à pression interne plus faible:
--A partir de 6 côtés, une bulle a de fortes chances d'être totalement concave, mais c'est souvent un peu plus anarchique. En tous les cas, c'est joli à observer, intéressant à comprendre, et source de pas mal d'innovations technologiques!
