Cavitation
-"Je n'arrive pas à faire tourner mon hélice de bateau plus vite qu'une certaine vitesse", gémissait l'ingénieur Cambouix.
- "C'est à cause du phénomène de cavitation", lui expliqua le professeur Archipi. "Lorsque la vitesse de rotation de l'hélice atteint une certaine valeur, appelée vitesse de cavitation, des bulles apparaissent dans le liquide. Ce phénomène, grand consommateur d'énergie, est redouté par les ingénieurs. C'est pour cela que les hélices des bateaux sont plus courtes que celles des avions afin qu'au bout des pales, la vitesse de l'eau ne dépasse pas la vitesse de cavitation.
Plongeons dans l'eau pour examiner le phénomène.
La cohésion du liquide est assurée par la force entre les molécules d'eau, force qui augmente quand la distance entre les molécules diminuent. Mais ces molécules bougent et ce, d'autant plus vite que la température est élevée, ou que la pression qui les maintient serrées les unes contre les autres diminue. Ces mouvements de molécules en tous sens font qu'il apparaît et disparaît des cavités dans le liquide. Et dans ces cavités, il y a très peu de molécules d'eau ; leur densité est celle d'un gaz, un gaz qui est ici de la vapeur d'eau."
-"Ainsi", continua Archipi, "si vous chauffez l'eau d'une casserole, ces cavités, ou bulles de gaz, augmentent en taille et en nombre jusqu'à ce que la température de l'eau atteigne 100 °C à la pression atmosphérique. Alors, les bulles fusionnent et la totalité de l'eau se transforme en vapeur. Le même phénomène apparaît quand la pression diminue : en altitude où la pression est moindre, l'eau bout c'est-à-dire se transforme en vapeur à plus basse température."
- "Et mon hélice ?" l'interrompit Cambouix. "Pourquoi les bulles se forment-elles derrière mon hélice ?"
- "Parce que, lorsque l'hélice tourne à la vitesse de cavitation, la pale étire l'eau, ce qui crée des cavités. Et comme la pression diminue juste derrière l'extrémité de la pale, cette chute de pression augmente la taille des cavités et, si la pression est suffisamment basse, le liquide bout. On voit alors une ligne de bulles derrière l'extrémité de la pale".
- "Cette création de bulles est une catastrophe", gémit Cambouix. - "Pas toujours : le phénomène est exploité par les ingénieurs intelligents de l'industrie horlogère pour nettoyer les pièces mécaniques", ajouta le perfide Archipi. "Ils envoient des ultrasons dans l'eau où baignent les pièces à nettoyer. Une onde ultrasonore est une suite de zones de forte pression et de basse pression ; quand cette onde est suffisamment intense, la diminution de pression, dans les zones de basse pression de l'onde, fait bouillir l'eau. Les particules de graisse et les poussières sont alors arrachées par les bulles qui apparaissent dans le sillage de l'onde sonore".
- "Au moins, avec la cavitation, j'aurais nettoyé le bout de ma pale", remarqua Cambouix.
Accueil
