Ascension d’une efflorescence le long d’une paroi cylindrique hydrophile.

Abstract

Le développement de cristaux de sel le long d’une paroi en contact avec une solution saline est un phénomène familier mais cependant encore mal compris et dont les lois de croissances restent complètement à caractériser. Les mécanismes principaux sont cependant connus, [1], [2], [3]. Il s’agit de la capillarité et de l’évaporation. L’efflorescence est ainsi un milieu dont la structure capillaire est capable de transporter la solution sur de longues distances, en fait jusqu’au point le plus avancée de l’efflorescence où l’évaporation est intense et le sel précipite préférentiellement, formant une nouvelle couche poreuse capable de transporter à son tour le sel encore un plus loin, etc. L’évaporation est quant à elle responsable (via la capillarité induite) de la mise en mouvement de la solution au sein de l’efflorescence ou à sa surface et donc du transport des ions vers la périphérie de l’efflorescence où le sel précipite. Afin de le caractériser quantitativement, nous présentons des expériences où ce phénomène conduit au développement d’une croute de sel, ici du chlorure de sodium, le long de la surface d’un tube capillaire hydrophile disposé verticalement (Figure 1). Nous utilisons un système de double pesée en temps réel avec lequel nous mesurons la masse gagnée par le tube en suspension tout au long de l’expérience, ainsi que la masse perdue par le récipient contenant la solution saline dans laquelle le tube capillaire est plongé à sa base (Figure 2). Le tube et le récipient sont à l’intérieur d’une enceinte régulée en hygrométrie, un des paramètres de notre étude. Ce dispositif permet donc de caractériser à la fois le taux d’évaporation et la cinétique de précipitation. Outre la caractérisation quantitative de la loi de croissance, nos expériences visent à déterminer où s’effectue le transport (à l’interface entre le sel précipité et la paroi ?, au sein de l’efflorescence via un réseau poreux interne ?, à la surface de celle-ci dans sa rugosité ?, etc.) et pourquoi l’ascension se développe sur d’aussi grandes distances alors que la solution est en contact avec une matrice de cristaux, etc. Nous tentons aussi de déterminer la hauteur d’ascension maximale et les facteurs contrôlant cette hauteur. Enfin nous étudions le caractère auto-similaire de la répartition du sel précipité à partir d’une remise à l’échelle de l’enveloppe de l’efflorescence obtenue à différents instants.