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Séminaire général du Département de physique

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Tirer sur l’eau : cavitation et anomalies
Frédéric Caupin (ENS)

28 janvier 2010

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. 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 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 la cavitation dont n’a pu s’approcher qu’une seule expérience, fondée sur des inclusions d’eau dans du quartz [3]. Nous discuterons les différentes explications qu’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

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Frédéric Caupin Frédéric Caupin (ENS)
Frédéric Caupin est maître de conférences (HDR) en physique à l’École normale supérieure. Il effectue ses recherches au sein de l’équipe "Mouillage et nucléation" du Laboratoire de physique statistique de l’ENS, unité mixte du CNRS (UMR 8550), de l’ENS et des universités Paris VI et Paris VII.