jeudi 24 juillet 2008

Billes qui roulent... suivi de Physique d'une bille qui roule

Le thé du matin dans mon petit coin de verdure au milieu du béton parisien est un moment magique, entre les restes de torpeur nocturnes et le reveil qui s'annonce déjà par les chants des oiseux et les premiers bruits de l'immeuble, lorsque la puissante douceur d'un tout jeune pu ehr me tire de mes derniers espoirs narcoleptiques... (Ba Da Chun 2007, Maison des 3 thés)

Depuis quelques jours, il me laisse l'occasion d'observer un phénomène assez surprenant.

Des gouttes de thé sortant de ma théière, se posant lentement sur la surface plane et dorée du thé dans ma petite cruche en verre et se transformant billes de thé évanescentes se forment sur la surface Là, mon esprit hautement scientifique pas encore réveillé commence à s'agiter, comment se fait-il qu'une bille de thé se forme au dessus d'une surface liquide, comme un bille de mercure au dessus d'un carrelage trop plat? Mais déjà mon esprit toujours aussi scientifique se rendort avec cette dernière image dans la tête...

C'est alors qu'un phénomène encore plus étrange se produit: la bille s'enfuit à toute vitesse vers un coin non définit de la surface circulaire de ma cruche... (Euh! il y a un problème là dedans...)

Trois secondes, deux centimètres, et puis plus rien... disparue, évanouie... avant la prochaine goutte...

Au bout de trois gouttes, mon esprit est bien réveillé, mon cerveau se transforme un tableau noir, prend un craie, inscrit beaucoup d'idées et d'equations (fluides, miscibles, non-miscibles, mouillants, non-mouillant, coalescance...)

Au final j'ai ma petite idée sur la question, mais pour que toute les conditions soient réunies pour obtenir un tel spectacle, il doit bien y avoir de la magie... serait-ce celle du thé?

Update:
Explications scientifiques du phénomène, attention, physicophobes et doux rêveurs, passez votre chemin!


Visiblement certain sont intéressés par ma petite découverte, et mes 3 années à user mes jeans sur les banc d'une grande école d'ingénieur pour acquérir l'envié titre d'ingénieur en hydrodynamique et génie océanique vont pour une fois me servir à quelque chose. Donc voici l'explication argumentée de ce phénomène..

Le principe de base de ce merveilleux phénomène tient dans une seule affirmation qui répond en un sens à la grande question de l'univers : 42... euh non! Ce serait plutôt : la nature est une grosse faignasse*** Vous vous souvenez peut-être, vos professeurs de physique ont essayé de mettre les formes mais dans le fond c'est bien ça : La nature a toujours tendance à minimiser l'energie.

Revenons à nos moutons. Lorsque ma petite Zisha, que mon père m'a ramené de son premier déplacement en Chine, déverse amoureusement ses dernières gouttes dans mon petit cha hai en verre, il y a exactement 0.8 cm entre le bout du bec et la surface du doux breuvage que l'on apprécie tous tellement. 0.8 cm c'est le diamètre du goulot de ma Zisha. C'est aussi la taille maximale de la goutte de thé qui veut aller rejoindre ses copines dans ma petite cruche. La goutte est donc amoureusement posée à la surface tout délicatement avec une vitesse infiniment petite pour qu'elle ne se fasse pas trop mal...

Comme vous avez du le remarquer, une pellicule huileuse se forme à la surface du thé (quand il est froid, elle fige même et craquelle). Or l'eau et l'huile sont non-miscible. C'est pas uniquement une question de différence de densité (eau et alcool font très bon ménage), l'eau et l'huile se repousse (avez-vous essayé de faire une mayonnaise sans oeuf?) et les tensions de surface entre les deux fluides sont extrêmes... L'eau ne mouille pas l'huile...

Or la goutte n'est pas, ou tout du moins est moins huileuse que la couche d'huile de thé, et elle a eu tout le temps de laisser remonter l'huile sur le dessus... Les tensions entre le bas de la goutte et la surface du thé sont énormes. Si on veut se rendre compte de la bataille qui se jouent entre eux, il faut se pencher et regarder la surface du thé en plein combat... Elle n'est plus plane, elle a pris la forme d'une fonction de Bessel (i.e. des ondoiement circulaires autour de la goutte)

Nous sommes dans un état d'équilibre, l'énergie du poids de la goutte est opposé à l'énergie des tensions superficielles et de la déformation de la surface libre. La coalescence (fait que la goutte s'unisse avec le thé de la cruche) ne se fait pas car la Nature est une grosse faignasse qui cherche à minimiser l'énergie. Mais c'est un équilibre instable, liée à des différences d'énergie tellement faibles que dès qu'elle aura l'occasion de faire disparaître cette anomalie et fournir encore moins d'énergie, la Nature (je vais l'appeler la Grande Faignasse à partir de maintenant, ça en jette!) fera disparaître la jolie goutte...

C'est alors que la goutte court à sa perte. L'eau et l'huile sont des liquides mouillants (par rapport aux solides). Le grand Archimède a été le premier à le remarquer et a énoncé son fameux théorème : Lorsqu'on plonge un corps dans un liquide, il ressort mouillé! Un menisque se forme dans la cruche. Or une bille sur une pente ça roule, et ça prends de la vitesse donc de l'énergie. Cet équilibre instable se rompt, et la bille se coalise avec le thé... FIN DE L'HISTOIRE

J'ai ré-observé ce phénomène, il n'arrive que si ma théière est totalement remplie. J'ai réussi hier à avoir jusqu'à 3 billes, qui se sont coalisées pour disparaître instantannément... C'était magnifique... Pour que toutes ces conditions drastiques surviennent pour obtenir ces petites billes... Ca doit être ça la magie du thé

9 commentaires:

alain a dit…

on attend impatiement les conclusions de l'expert en hydrodynamique...
Ceci expliquerait-il le côté "huileux" de certains thés?

emmanuel a dit…

Pas évident de faire quelque chose d'original sur le thé. Mission accomplie avec ce post.

Excellent!

T.alain a dit…

bravo!

Soïwatter a dit…

@ Emmanuel : Quand on tient un si bon sujet, il faut foncer! Ça mérite le Pulizer, non?

@ Alain : Je ne sais pas si le côté huileux du thé est vraiment lié à la teneur en lipide soit dit en passant relativement faible de ces chères feuilles séchées... Perso j'en doute! Peut-être Stéphane pourrait nous renseigner?

Loutarwen a dit…

C'est vrai que c'est beau et étrange! Si tu ne me l'avais pas fait remarquer, je crois par contre que je n'aurai vraiment rien vu! Oups...

Soïwatter a dit…

@ Loutarwen: Et pourtant, ces derniers temps, elles arrivent presque à chaque fois pour mes pu ehr et mes oolongs moyennement fermentés.

Tu me diras, je n'ai rien changé à la manière de préparer mes thés du matin depuis plusieurs mois et j'utilise cette cruche depuis au moins janvier mais je n'avais rien vu du tout jusqu'à la semaine dernière.

Comme quoi, seul un œil endormi peut arriver à distinguer les vérités essentielles de la vie.

Stephane a dit…

Prends un thé (liquide) et passe-le au shaker (avec des glaçons si tu veux en profiter pour te faire une boisson d'été désaltérante). Tu constates alors qu'il y a plein de bulles, car le thé contient des substances semblables au savon qui permettent l'apparition et persistance des bulles.

Je pense que tes 'billes' proviennent de ce phénomène en modèle réduit.

Soïwatter a dit…

@ Stéphane:
Lorsqu'on regarde de plus près, il ne s'agit pas de bulles. C'est aussi ce que j'avais pensé au début. Celles-là, on les voit bien se pelotonner au bord de la cruche. Ce sont bien des gouttes qui sont délicatement posées à la surface du breuvage dans la cruche, sortant du bec de la théière, et qui restent miraculeusement au dessus de la surface du thé quelques secondes en en profitant pour rouler vers le centre de la cruche. C'est assez curieux, je n'en croyais pas mes yeux, mais depuis, je fais attentions et le phénomène se reproduit souvent, comme si ma cruche et ma théière était en adéquation parfaite...

Je sais les photos ne sont pas de première qualité et on voit mal la goutte, je vais modifier mon commentaire pour être un peu plus clair, je remarque que j'étais un peu obscur ce jour là.. Je vais aussi essayer de faire de meilleurs photos, ce phénomène m'amuse beaucoup, tu as dû le remarquer.

Merci encore.

Sinon, aurais-tu une idée sur la cause de la sensation huileuse de certains thés?

Soïwatter a dit…

Ton breuvage estival me fait bien envie maintenant que les jours commencent enfin à se réchauffer...