Comprendre la beauté du ballet de cristaux sur une bulle de savon qui gèle

Pourquoi comprendre serait-il réduire la beauté ?


Fig 1: La dynamique de formation des cristaux de glace sur une bulle est non seulement agréable, mais belle si on la comprend  [img]. Source :Fillo, A. (2019).

Kant, E. (1790) distingue ce qui est « beau » de ce qui est  « agréable ». Pour lui l’agréable est lié aux besoins fondamentaux issus de notre passé évolutif alors que le beau est lié à la compréhension : ainsi l’expert ressent plus le beau que celui qui est limité à cette sensation agréable.
Un historien de l’art ressent ainsi une plus grande beauté devant la chapelle de la Sixtine. De même en comprenant comment les magnifiques cristaux se forment et tourbillonnent sur cette bulle, un scientifique ressentirait en plus de l’agréable, toute la beauté des forces qui interagissent pour produire cet effet. Alors que d’autres n’ont pas accès à toute cette beauté

Comprendre la beauté des mécanismes qui forment la dynamique de ces cristaux

« Des gouttelettes ou des flaques d’eau ont tendance à geler à cause de la propagation d’un seul front de gel. En revanche, des vidéos ont montré que lorsque les bulles de savon gèlent, une myriade de cristaux de glace croissent et peuvent tourbillonner produisant un magnifique effet visuel rappelant une boule à neige.
Cependant, la physique sous-jacente expliquant la façon dont les bulles gèlent n’avait pas encore été étudiée. Ici, nous caractérisons la physique des bulles de savon gelant sur un substrat glacé et révélons deux modes distincts de congélation. Le premier mode, qui se produit pour les bulles isothermes en surfusion, génère un fort flux de Marangoni qui entraîne des cristaux de glace pour produire l’effet de boule de neige susmentionné. Le deuxième mode se produit lors de l’utilisation d’un étage froid dans un environnement chaud, ce qui entraîne un front de gel ascendant qui s’arrête finalement en raison d’une mauvaise conduction le long de la bulle. Mêlant expériences, analyse d’échelle et méthodes numériques, la dynamique des fronts de gel et des flux de Marangoni est caractérisée ». Ahmadi, et al. (2019), abstract, Traduction

encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

The dynamics of freezing bubbles: a For bubbles                  deposited on an icy substrate contained within an                  isothermal freezer, the freeze front induced local                  heating at the bottom of the bubble. This resulted in a                  Marangoni flow strong enough to detach and entrain                  growing ice crystals, such that the bubble froze from                  multiple=
Fig 2: la chaleur latente lors de la formation des cristaux de glace sur une bulle
(si isotherme) produit un front de gel ascendant  [img]. Source : Ahmadi, et al. (2019),

Dans un blog sur PBS, Fillo (2019) explique : Lorsqu’une bulle se trouve dans un environnement glacé et atterrit sur une surface froide, la première chose qui gèle est le fond de la bulle. Au fur et à mesure que ce front de gel se dilate, il libère de la chaleur latente dans la surface liquide adjacente de la bulle. Cela réchauffe très légèrement l’eau au bord du front de gel et la fait s’écouler vers le haut de la bulle.

The progression of the "snow globe effect"                in three images. Image Credit: Farzad Ahmadi and Christian                Kingett
Fig 3: Trois étapes de  la formation des cristaux de glace sur une bulle produit  [img]. Source : Fillo, A. (2019).

Au fur et à mesure que la chaleur latente est libérée, ce flux devient plus fort (flux de Marangoni selon Ahmadi, et al. (2019)). Cela produit une pression sur le front de gel et provoque la rupture de cristaux de glace minuscules et leur glissement sur la surface de la bulle. Ces cristaux commencent alors à croître simultanément, donnant l’impression que plusieurs fronts de gel se forment à la fois. (Fillo, 2019), Traduction

Fig 3:Vidéo de la formation des cristaux de glace sur une bulle  [img]. Source : Ahmadi, et al. (2019),

Références:

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