Opalescence critique

Opalescence critique
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.

Sommaire

Description

Lors du chauffage d'un tube fermé contenant un fluide à sa densité critique ρc on observe que pour une température bien définie (température critique Tc) 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 ρc jusqu'à Tc 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 Tc est diffusée et prend une teinte rougeâtre, analogue à celle du soleil qui se couche dont la lumière est diffusée par diffusion de Rayleigh.

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

Explication

Thomas Andrews fut le premier à décrire cette opalescence en 1869 pour la transition liquide-gaz du CO2. 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 de Rayleigh est quantitatif.

Références

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

Liens internes

Liens externes

  • Le point critique : une vidéo explicative, la dernière séquence montre l'opalescence critique.


v · d · m
État de la matière
États de la matière État solide · État liquide · État gazeux · État plasma Etats matiere-fr.svg
Basse température Condensat de Bose-Einstein · Gaz de fermions dégénéré · Superfluide · Supersolide
Haute-énergie Matière dégénérée · Plasma quark-gluon · Fluide supercritique
Autres états Colloïde · État polyphasique · Mésophase
Concepts Diagramme de phase · Transition de phase · Transition vitreuse · Point de fusion · Point d’ébullition · Point triple · Point critique · Équation d’état · Polymorphisme · Polyamorphisme · Polysomatisme · Surfusion

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Opalescence critique de Wikipédia en français (auteurs)

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