Vous avez sûrement déjà regardé la pluie, perplexe et étonné de la façon dont les gouttes de pluie tombent dessus. Des gouttes qui ressemblent toujours à des formes circulaires ou ovales et qui, en personne, vous les voyez tomber comme s'il s'agissait d'aiguilles. Quels mystères se cachent derrière la formation de gouttes d'eau? Qu'est-ce qui est caché sous la surface de minuscules gouttelettes d'eau et pourquoi des gouttelettes d'eau se forment-elles?
Si vous voulez déchiffrer toutes ces énigmes et ces doutes, continuez à lire 🙂
Une goutte d'eau
L'eau est l'élément le plus commun qui existe à la surface de la terre. Grâce à l'eau, la vie telle que nous la connaissons peut se développer. Sans elle, il n'y aurait ni rivières, ni lacs, ni mers, ni océans. De plus, nous ne pourrions pas vivre puisque nous sommes constitués à 70% d'eau.
L'eau se trouve dans les trois états: solide (sous forme de glace), liquide (eau) et gazeuse (vapeur d'eau). Son changement d'état dépend entièrement de la température et de la pression. Lorsque la chaleur est appliquée à la glace, son énergie augmente les vibrations des molécules d'eau à l'intérieur et elle commence à fondre. Si cette chaleur continue, les particules se sépareront tellement qu'elles se transformeront en gaz. Vapeur d'eau ce ne sont que de petites gouttelettes d'eau. Mais ...
Pourquoi des gouttes d'eau se forment-elles?
Lorsque nous signalons les molécules qui composent l'eau, nous en faisons une forme circulaire semblable à des boules qui sont maintenues ensemble par vibration et rotation. Si tel était le cas, pourquoi quand l'eau renversée ne se propage pas à l'épaisseur d'une seule molécule? Cela se produit à cause de ce qu'on appelle tension superficielle. Grâce à la tension de surface qui existe entre les molécules, on peut faire flotter une aiguille sur un verre ou les insectes cordonniers peuvent marcher dans l'eau.
Pour comprendre cela, vous devez savoir ce qui se passe à l'intérieur du liquide. L'eau est composée de molécules qui, à leur tour, sont des atomes. Chaque atome a des charges positives (protons) et des charges négatives (électrons) et ils ont l'une ou l'autre forme, selon le type de molécule qu'ils forment. Parfois, la couche d'électrons est plus attirée les unes vers les autres et d'autres fois les protons et les électrons. Par conséquent, nous savons qu'il existe des forces d'attraction et de répulsion.
Lorsque nous regardons une molécule à l'intérieur du liquide, nous pouvons voir comment elle est complètement entourée par plus de molécules et où toutes les forces intermoléculaires qui existent s'annulent. Si l'un tirait vers la gauche, l'autre tirerait vers la droite avec la même intensité, alors ils s'annulent. Cela fait que les molécules ont moins d'énergie et sont plus stables. L'état qui coûte le moins d'énergie à entretenir est toujours recherché, ce qui est chaud refroidit, ce qui est très chutes, etc.
La chose est compliquée lorsqu'on observe les molécules qui se trouvent dans la couche superficielle de l'eau. Ces molécules ne sont pas complètement entourées par d'autres molécules. Ils ne reçoivent la force que d'un côté, mais pas de l'autre. Pour résoudre ce problème, les molécules se repositionnent en essayant de trouver une forme pour minimiser la surface qu'elles occupent. Pour le même volume, le corps géométrique ayant la plus petite surface est la sphère.
Pour toutes ces raisons, des gouttelettes d'eau se forment lorsque l'eau est versée sous une forme circulaire ou sphérique. C'est aussi la raison pour laquelle les objets qui ont peu de masse et sont plus denses que l'eau (comme les insectes cordonniers) peuvent flotter, car la surface de l'eau a tendance à ne pas casser pour permettre à un corps étranger d'entrer.
La tension superficielle dans l'eau est plus élevée que dans d'autres liquides car la géométrie de ses molécules est angulaire et fait exister plus de forces.
Pourquoi les gouttes de pluie ont-elles la forme d'une larme?
Après avoir expliqué la raison pour laquelle des gouttes d'eau se forment, il est temps d'expliquer pourquoi ces gouttes prennent la forme d'une larme lorsqu'elles tombent du ciel sous la pluie.
Habituellement, une goutte d'eau en forme de larme est représentée. Cependant, à moins que ces gouttes ne tombent sur une fenêtre, elle n'a pas une forme similaire. Les petites gouttes de pluie ont un rayon inférieur à un millimètre et sont de forme sphérique. Les plus gros prennent la forme de petits pains à hamburger lorsqu'ils atteignent des valeurs de rayon supérieures à 4,5 mm. Lorsque cela se produit, les gouttelettes se déforment en parachute avec un tube d'eau autour de la base et se répandent en gouttelettes plus petites.
Ce changement de forme des gouttelettes d'eau est dû à la tension de deux forces agissant simultanément. Le premier est la tension superficielle vue précédemment et la seconde est la pression d'air, couche pour pousser la base de la goutte vers le haut lorsqu'elle tombe. Lorsque la goutte d'eau est plus petite, la tension superficielle exerce une force plus grande que celle de la pression d'air, de sorte que la goutte prend la forme d'une sphère. Au fur et à mesure que la taille de la goutte d'eau augmente, la vitesse à laquelle elle tombe augmente, de telle sorte que la force avec laquelle la pression d'air agit sur la goutte d'eau augmente également. Cela provoque l'aplatissement de la goutte et une dépression se forme à l'intérieur.
Lorsque le rayon de la goutte dépasse 4 mm, la dépression au centre de la goutte augmente de telle sorte qu'elle se forme un sac avec un anneau d'eau sur le dessus et à partir de cette grosse goutte, plusieurs petits sont formés.
Avec ces informations, vous pourrez en apprendre un peu plus sur les gouttes d'eau et pourquoi elles ont cette forme lorsqu'elles se trouvent à différents endroits. Maintenant, vous pouvez regarder à travers la fenêtre avec une meilleure connaissance de l'élément qui nous donne la vie.