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Comment bout un liquide émulsifié dans une phase moins volatile ?

Nous avons étudié le comportement de pentane émulsifié dans un fluide à seuil (une suspension aqueuse d’argile colloïdale) et porté à une température supérieure à sa température d’ébullition, qui est de 36°C. Dans ces conditions, à plus de 50°C au dessus de sa température d’ébullition, le pentane ne bout pas ! L’état métastable ainsi atteint (analogue au phénomène de surfusion, plus connu mais impliquant des différences de température moindres) résulte de l’émulsification du pentane, qui permet de supprimer la nucléation hétérogène (par les parois ou des impuretés) de bulles, comme l’ont montré des travaux datant des années soixante-dix. Nous avons également étudié la croissance de bulles nucléées dans ces émulsions. L’augmentation du rayon d’une bulle avec le temps dépend de la température et de la fraction volumique en pentane de l’émulsion, mais, de façon surprenante, est indépendante des propriétés rhéologiques du fluide aqueux environnant. Nous avons montré que la croissance d’une bulle est limitée par la diffusion d’alcane des gouttelettes de l’émulsion vers la bulle, à travers la phase aqueuse, de façon analogue au mûrissement d’Ostwald dans les émulsions. La particularité de notre système est qu’une zone sans goutte se forme autour de la bulle, zone visible dans la photographie, et dans laquelle le gradient de concentration d’alcane est confiné. Nous avons décrit – avec succès - les résultats expérimentaux à l’aide d’un modèle simple considérant les transferts d’alcane.

Geoffroy Guéna, Ji Wang, Jean-Baptiste d’Espinose, François Lequeux et Laurence Talini.