Opalescence critique

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Opalescence critique de SF6 autour de Tc=45,5 °C et Pc=37bar

L'opalescence critique est un phénomène que l'on peut observer à l'œil nu à l'interface liquide-gaz d'un fluide à la densité critique au passage de la température critique.

Description[modifier | modifier le code]

Lors du chauffage d'un tube fermé contenant un fluide à sa densité critique \rho_c on observe que pour une température bien définie (température critique T_c) le ménisque séparant les deux phases s'épaissit, devient trouble et diffus, puis disparait. Le tube ne contient ensuite plus qu'un fluide homogène (fluide supercritique) qui n'est ni liquide, ni gazeux. De même, si l'on refroidit un fluide supercritique de densité \rho_c jusqu'à T_c on observe l'apparition d'un ménisque séparant une phase solide et liquide au milieu d'un brouillard opalescent.

La lumière blanche qui traverse le milieu opalescent ainsi formé autour de T_c est diffusée et prend une teinte rougeâtre, analogue à celle du soleil qui se couche dont la lumière est diffusée par diffusion Rayleigh.

L'apparition de ce milieu trouble et diffusant au voisinage de T_c est ce que l'on appelle l'opalescence critique.

Explication[modifier | modifier le code]

Thomas Andrews fut le premier à décrire cette opalescence en 1869 pour la transition liquide-gaz du CO_2. Il interpréta, tout à fait justement, ce phénomène comme étant la conséquences de fluctuations géantes de la densité du fluide au voisinage du point critique: la matière "hésite" entre l'état liquide et l'état gazeux et en chaque point du fluide elle change sans cesse d'état. La phase liquide et la phase gazeuse ont généralement des densités et des indices optiques différents (n = 1 pour les gaz et n = 1,33 pour l'eau liquide par exemple), aussi la lumière qui traverse ce fluide peut-elle être fortement diffusée par les fluctuations de la taille de la longueur d'onde de la lumière visible.

Albert Einstein a montré en 1920 que le lien entre cette opalescence et la diffusion Rayleigh est quantitatif.

Références[modifier | modifier le code]

  • A.Lesne & M.Laguës, "invariances d'échelle : des changements d’états à la turbulence" , Belin 2008.


Articles connexes[modifier | modifier le code]