Coup de froid dans les bulles de savon

La paroi de la bulle perd jusqu’à 8 °C lors de sa formation.

1 Les bulles de savon ne fascinent pas que les enfants, les scientifiques s’y intéressent aussi ! Les physiciens, en particulier, s’attachent à comprendre leurs conditions d’éclatement et de stabilité. L’enjeu est même industriel, car certaines utilisations des mousses gagneraient à prolonger la vie des bulles. François Boulogne, de l’université Paris-Saclay, et ses collègues se sont intéressés à un phénomène encore méconnu : la température des bulles chute brutalement après leur formation, avant de s’équilibrer progressivement avec celle de l’air ambiant.

2 Pour former une bulle, une pellicule d’eau est confinée entre deux couches de molécules dites « tensioactives », comme le savon. Ces composés chimiques sont formés d’une partie hydrophile, au contact de la pellicule aqueuse, et d’une partie hydrophobe qui fait l’interface avec l’air ambiant (dans la bulle et en dehors).

3 Pour la même raison qu’un linge étendu sèche plus vite qu’un tissu bouchonné, la grande surface d’une bulle comparée au volume d’eau qu’elle contient favorise l’évaporation. Or les molécules d’eau utilisent de la chaleur pour passer en phase gazeuse, ce qui refroidit le film aqueux parfois jusqu’à 8 °C en quelques secondes, d’après les mesures des chercheurs. L’évaporation allant, la concentration de produits non volatils comme la glycérine, présente dans le mélange initial pour stabiliser la structure, augmente et limite le pouvoir d’évaporation du film. Dans le même temps, l’écart de température entre l’air et l’eau devient grand, ce qui favorise les échanges de chaleur de l’air vers le film. La température de la bulle finit donc par s’équilibrer avec celle de l’air ambiant. Reste à voir comment ces écarts de température sont en mesure de déstabiliser la bulle.