Vue thermographique du faïençage de l'eau : Différence entre versions

De La Librairie Thermographique
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<metadesc>Thermographie du refroidissement d'une pellicule d'eau en mode cyclonique</metadesc>
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== Vue thermographique du "faïençage" de l'eau et passage en micro-cyclone ==
 
== Vue thermographique du "faïençage" de l'eau et passage en micro-cyclone ==
  
  
  
Bonjour, dans le cadre de la thermographie, j’ai voulu photographier le mouvement brownien au sein d’une masse d’eau chaude. Je vais ici vous mettre le compte-rendu d’une des expérience qui a été le plus intéressant visuellement parlant.
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Bonjour, dans le cadre de la '''thermographie''', j’ai voulu photographier le mouvement brownien au sein d’une masse d’eau chaude. Je vais ici vous mettre le compte-rendu d’une des expérience qui a été le plus intéressant visuellement parlant. Cette simple '''eau''', visualisée avec une caméra thermique '''infrarouge''' va réserver bien des surprises.
  
 
Pour commencer, je dois admettre que j'utilise le terme "faïençage" de manière abusive puisqu'il est normalement réservé aux solides or j'observe ici un liquide: de l'eau entre 0°C et 100°C.<br>
 
Pour commencer, je dois admettre que j'utilise le terme "faïençage" de manière abusive puisqu'il est normalement réservé aux solides or j'observe ici un liquide: de l'eau entre 0°C et 100°C.<br>
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Je présente ici un phénomène très particulier car allant depuis une convection forcée dans une lame d'eau vers la convection classique en mouvement brownien quand la température de l'ensemble de l'eau s'équilibre entre ses parties.
 
Je présente ici un phénomène très particulier car allant depuis une convection forcée dans une lame d'eau vers la convection classique en mouvement brownien quand la température de l'ensemble de l'eau s'équilibre entre ses parties.
  
Vous verrez ainsi aussi se créer un micro-cyclone.
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Vous verrez ainsi aussi se créer un ''micro-cyclone''.
  
 
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Il se crée un système rayonnant qui est en fait une spirale serrée (temps 30 secondes).
 
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Les bras de la spirale s’éloignent et des résurgences apparaissent (temps 1 minute)
 
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Des déformations apparaissent et l’énergie restante n’est plus suffisante que pour maintenir la spirale, elle s'essouffle(temps 2 minutes).
 
Des déformations apparaissent et l’énergie restante n’est plus suffisante que pour maintenir la spirale, elle s'essouffle(temps 2 minutes).
 
   
 
   
 
==== Phase 5 : début du faïençage ====
 
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le « faïençage » commence, ils se crée un multitude de cellules sur les bras de la spirale d’origine (temps  4 minutes)
 
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Le « faïençage » s’accentue et la structure de base commence à s’effacer. (temps 6 minutes)
 
Le « faïençage » s’accentue et la structure de base commence à s’effacer. (temps 6 minutes)
 
   
 
   
 
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Désormais les formes vont s’exercer de plus en plus librement, fusionnant doucement jusqu’à ce que le liquide soit en équilibre avec la température de la pièce et où il deviendra statique. (temps 7 minutes)
 
Désormais les formes vont s’exercer de plus en plus librement, fusionnant doucement jusqu’à ce que le liquide soit en équilibre avec la température de la pièce et où il deviendra statique. (temps 7 minutes)
 
   
 
   
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L’expérience répétée avec de l’eau distillée, de l’eau savonneuse ou de l’eau salée montrent de faibles variations, ces veines ne sont donc pas dues à la minéralisations des sels contenus dans l’eau et qui viennent flotter à la surface.
 
L’expérience répétée avec de l’eau distillée, de l’eau savonneuse ou de l’eau salée montrent de faibles variations, ces veines ne sont donc pas dues à la minéralisations des sels contenus dans l’eau et qui viennent flotter à la surface.
 
La photo ci-dessous montre bien qu’il s’agit d’une pellicule dans laquelle ces mouvements ont lieu :<br>
 
La photo ci-dessous montre bien qu’il s’agit d’une pellicule dans laquelle ces mouvements ont lieu :<br>
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* Le frottement qui est optimisé dans un cas eau/eau
 
* Le frottement qui est optimisé dans un cas eau/eau
 
* L'effet miroir où la couche inférieure d'eau froide va en partie se comporter comme un miroir en ce qui concerne la réflexion.
 
* L'effet miroir où la couche inférieure d'eau froide va en partie se comporter comme un miroir en ce qui concerne la réflexion.
 
  
 
=== Analogie avec d'autres formes naturelles ===
 
=== Analogie avec d'autres formes naturelles ===
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Notez ici l'une des étapes d'un phénomène inverse, il s'agit de glace fondant dans de la saumure.<br>
 
Notez ici l'une des étapes d'un phénomène inverse, il s'agit de glace fondant dans de la saumure.<br>
 
Bien entendu, la saumure étant ici à 30% de sel, la réaction est nettement plus compliquée.
 
Bien entendu, la saumure étant ici à 30% de sel, la réaction est nettement plus compliquée.
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Vision un en version [[:catégorie:fer|fer]]: [http://youtu.be/0XAQtd8XYo0 YouTube 1]
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Vision deux en version [[:catégorie:arc-en-ciel|arc-en-ciel]]: [http://youtu.be/SX9JBbksGQU YouTube 2]
  
 
=== Conclusion ===
 
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Dans une simple assiette, nous pouvons reproduire un phénomène qui existe depuis notre échelle de vie, à l'échelle atmosphérique jusqu'à l'infiniment grand des galaxies.
 
Dans une simple assiette, nous pouvons reproduire un phénomène qui existe depuis notre échelle de vie, à l'échelle atmosphérique jusqu'à l'infiniment grand des galaxies.
 
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[[file:thermographie_eau_double_cyclone.jpg|thumb|right|Vision en thermographie du refroidissement d'une pellicule d'eau bouillante sur une base d'eau à température ambiante ]]
Nous avons en réalité ici la coupe d'un mouvement brownien et il serait d'ailleurs intéressant de faire cette expérience de l'autre côté de et sur l'[http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quateur_terrestre Équateur] afin de vérifier l'influence ou non de la rotation de la Terre sur le résultat.
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Nous avons en réalité ici la coupe d'un mouvement brownien. En ce qui concerne le sens de rotation, des expériences ultérieures montrent que c'est le vecteur de versement de l'eau bouillante qui va déterminer le sens de rotation et que dans certains extrême, deux cyclones opposés peuvent même se créer donc la force de Coriolis ne semble pas avoir prise sur une phénomène d'une si petite ampleur. C'est donc la force disparue qui va créer l'inertie qui rendra le mouvement définitif. En situation parfaite, la surface va donc se répartir en cellules de "jumelles" entre elles comme dans l'exemple sur le côté.
  
 
Voici par exemple l'image d'un cyclone dans l'hémisphère sud (il s'agit du cyclone Monica de 2006):<br>
 
Voici par exemple l'image d'un cyclone dans l'hémisphère sud (il s'agit du cyclone Monica de 2006):<br>
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Notre expérience est faite ici en Belgique, dans l'hémisphère nord et le sens du micro-cyclone est bien le même que celui des cyclones de l'hémisphère nord.
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=== Données de l'expérience ===
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Assiette creuse ouverture 21 cm, fond 12 cm et 3 cm de hauteur en porcelaine.
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Réalisé avec 200 ml d'eau froide et 110 ml d'eau bouillante.
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Lame d'eau froide: approximativement 1 cm d'épaisseur
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Lame d'eau chaude: approximativement 0.3 cm d'épaisseur
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Eau distillée, eau de ville ou autre, peu d'influence observé du moment qu'elle est propre.
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===Galerie===
  
Il y a donc fort à parier que si cette expérience est reproduite sur l'Équateur, il sera observé des cellules de convection et non plus des spirales.
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Water-infrated-thermography-cooling-TESTO-890.jpg|Point de départ du refroidissement d'une eau quasi bouillante par caméra thermique.
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Water-thermography-cooling-brownian.jpg|Thermographie infrarouge du début du refroidissement d'une pellicule d'eau d'une épaisseur inférieure à celle nécessaire à la convection verticale.
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Water-verkouding-thermografie-TESTO-890.jpg|Imagerie thermique du mouvement Brownien de refroidissement de l'eau en 2D.
  
Qui sait, ceci permettrait peut-être même de créer des outils de simulations de cyclones?
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=== Summary in english ===
 
=== Summary in english ===

Version actuelle en date du 23 août 2024 à 16:41

Sommaire

[modifier] Vue thermographique du "faïençage" de l'eau et passage en micro-cyclone

Bonjour, dans le cadre de la thermographie, j’ai voulu photographier le mouvement brownien au sein d’une masse d’eau chaude. Je vais ici vous mettre le compte-rendu d’une des expérience qui a été le plus intéressant visuellement parlant. Cette simple eau, visualisée avec une caméra thermique infrarouge va réserver bien des surprises.

Pour commencer, je dois admettre que j'utilise le terme "faïençage" de manière abusive puisqu'il est normalement réservé aux solides or j'observe ici un liquide: de l'eau entre 0°C et 100°C.
Phénomène de microfissuration régulière et superficielle de la peau des enduits et bétons, dû à un retrait superficiel trop important ou rapide..
Il ne s'agit donc ici que d'une analogie avec les microfissures observées sur un solide lors d'un refroidissement ou d'un durcissement disharmonieux. Cependant, comme l'observation décrite ici est le refroidissement d'une pellicule, il est bien possible que cela soit relativement proche du phénomène réel de tension qui aboutit au faïençage sur des solides.

Je présente ici un phénomène très particulier car allant depuis une convection forcée dans une lame d'eau vers la convection classique en mouvement brownien quand la température de l'ensemble de l'eau s'équilibre entre ses parties.

Vous verrez ainsi aussi se créer un micro-cyclone.

[modifier] Matériel

Une assiette à soupe classique, un fond d’eau du robinet à température d’une quinzaine de degré sur lequel est versé un peu d’eau presque bouillante à 97-98°C.

Une caméra de thermographie infrarouge.

Un peu de temps


[modifier] Étapes

Voici les différentes étapes de l'observation. J'ajouterais que ce phénomène est le même que l'échauffement de la surface de l'eau au soleil et qui génère un bouchon de chaleur sur un liquide froid et bloque donc partiellement la convection classique qui monte le chaud vers le haut et descend le froid vers le bas.

[modifier] État originel

Eau 0.jpg
Une assiette à soupe d'eau est laissée à température ambiante. Voici sa vision thermique originelle.

[modifier] Phase 1: le tourbillon

Versons à présent un peu d'eau bouillante "dans" cette eau froide.
Début du refroidissement vu en thermographie
le tourbillon et le refroidissement brutal de l’eau bouillante versée (temps 10 secondes).

[modifier] Phase 2: la spirale

Spirale de refroidissement d'une pellicule d'eau vue en imagerie thermique
Il se crée un système rayonnant qui est en fait une spirale serrée (temps 30 secondes).

[modifier] Phase 3 : la spirale s'élargit

Spirale de refroidissement d'une pellicule d'eau vue en image infrarouge
Les bras de la spirale s’éloignent et des résurgences apparaissent (temps 1 minute)

[modifier] Phase 4 : la spirale s'essouffle

Spirale de refroidissement d'une pellicule d'eau en mouvement Brownien 2D vue par une caméra thermique
Des déformations apparaissent et l’énergie restante n’est plus suffisante que pour maintenir la spirale, elle s'essouffle(temps 2 minutes).

[modifier] Phase 5 : début du faïençage

Cellules de refroidissement d'une pellicule d'eau vue en thermographie infrarouge
le « faïençage » commence, ils se crée un multitude de cellules sur les bras de la spirale d’origine (temps 4 minutes)

[modifier] Phase 6 : fin du faïençage, nous repassons déjà en état brownien classique

Cellules de refroidissement d'une pellicule d'eau vue en image thermographique infrarouge
Le « faïençage » s’accentue et la structure de base commence à s’effacer. (temps 6 minutes)

[modifier] Phase 7 : mouvement brownien classique

Fin de refroidissement d'une pellicule d'eau vue en imagerie thermique
Désormais les formes vont s’exercer de plus en plus librement, fusionnant doucement jusqu’à ce que le liquide soit en équilibre avec la température de la pièce et où il deviendra statique. (temps 7 minutes)


[modifier] Discussion

Quel est la raison de ces phénomènes ?

Comparaison avec une eau bouillante homogène versée dans un bol

L’eau chaude pénètre l’eau froide mais ne va pas s’y mélanger pour commencer car l'eau chaude et l'eau froide n’ont plus la même densité, elle va former une pellicule qui va être soumise à deux forces : celle de l’eau froide sur laquelle elle s’étale comme un miroir et celle de l’air froid avec lequel elle va commencer à échanger la chaleur par convection dans l'air.

On ne s'en rend pas compte à l'oeil nu mais je soumets en réalité cette couche d'eau à des contraintes effrayantes, elle est posée sur un miroir d'eau avec lequel elle ne peut échanger qu'en conduction, par contact, l'air va très vite se réchauffer et créer également une nappe convective sur le dessus. Cette contrainte va alors forcer ce système de transfert de chaleur en spirale.
L'air au-dessus va alors créer un cyclone alimentant l'eau en air froid par le centre. Au début, on pourrait penser que l'eau va refroidir par les bords de l'assiette mais ceux-ci se sont déjà échauffés et sont solides tout en ne représentant pas une grande surface donc c'est véritablement un tourbillon de l'air ambiant qui va se créer et qui va également tracer ce système sur la surface de l'eau.

En réalité, tant que les températures de l'eau de surface sont trop différentes de celle de l'eau du dessous, elles ne peuvent pas se mélanger, comme il s'agit seulement d'une fine couche d'eau, elle n'arrive pas à contenir un mouvement de convection vertical mais arrive bel et bien à créer un convection horizontale avec l'aide de l'air.

Une fois que les températures des couches d'eau se rapprochent, elles sont à nouveau capable de se mélanger et la convection verticale recommence avec une phase de "faïençage" intermédiaire.

À noter que si vous soufflez sur le liquide, tout se brouille mais en quelques dizaines de secondes, les systèmes en faïençage se rétablissent et reprennent leur lente dégradation jusqu'à devenir tout à fait browniens.

Les cellules vont grandir en taille et diminuer en nombre, jusqu’à arriver à un état statique, à l’équilibre soit l'équivalent de l'état initial une fois le différence de température résorbée qui ne laissera plus que l'énergie d'évaporation se marquer.

L’expérience répétée avec de l’eau distillée, de l’eau savonneuse ou de l’eau salée montrent de faibles variations, ces veines ne sont donc pas dues à la minéralisations des sels contenus dans l’eau et qui viennent flotter à la surface. La photo ci-dessous montre bien qu’il s’agit d’une pellicule dans laquelle ces mouvements ont lieu :

Eau thermographie animee.gif

Eau exemple1.jpg

Pourtant, cette observation-ci a été faite avec une eau bouillante versée dans un récipient et qui va donc réagir différemment avec la zone chaude en dessous et la zone plus froide au dessus, dans la zone d’échange dont voici l’une des finales :
Eau exemple2.jpg
Il est évident que la forme et l’ampleur du récipient ont une incidence déterminante sur le résultat, autant que les quantités des liquides en présence.

Il est à noter également qu'une pellicule d'eau laissée sur un fond de récipient ne se comporte pas de cette manière à cause de deux facteurs:

  • Le frottement qui est optimisé dans un cas eau/eau
  • L'effet miroir où la couche inférieure d'eau froide va en partie se comporter comme un miroir en ce qui concerne la réflexion.

[modifier] Analogie avec d'autres formes naturelles

Les systèmes de cyclone sur Terre:
Crédit Wikipedia/NOAA

Les galaxies:
Galaxie NGC5194 - Crédits NASA/ESA/Wikipedia


Il est donc paradoxal de réussir à reproduire un même phénomène dans une flaque d'eau, dans l'atmosphère terrestre et dans des galaxies.
Il en ressort clairement une impression d'unité universelle d'autant que le cercle n'existe pas vraiment, Le concept de cercle comme étant une spirale infinie un cercle n'est jamais qu'une spirale stable, dont l'éloignement des points au centre est temporairement stabilisé.
C'est également une indication de plus qu'une fois sorti du microcosme, toutes les lois qui régissent l'Univers semblent bel et bien reliées, peu importe la taille et le milieu.

Exemple de réchauffement cette fois:
Glace fondante.jpg
Notez ici l'une des étapes d'un phénomène inverse, il s'agit de glace fondant dans de la saumure.
Bien entendu, la saumure étant ici à 30% de sel, la réaction est nettement plus compliquée.

[modifier] En vidéo

Vision un en version fer: YouTube 1

Vision deux en version arc-en-ciel: YouTube 2

[modifier] Conclusion

Nous pouvons, semble-t-il, reproduire les tensions qui vont se créer au durcissement d'un fluide lors de son refroidissement ou de son séchage.

Voici un exemple de faïençage, on voit ici que les lignes de clivages correspondent également au ligne de refroidissement observées dans le mouvement brownien:
Source: Protection du patrimoine

Dans une simple assiette, nous pouvons reproduire un phénomène qui existe depuis notre échelle de vie, à l'échelle atmosphérique jusqu'à l'infiniment grand des galaxies.

Vision en thermographie du refroidissement d'une pellicule d'eau bouillante sur une base d'eau à température ambiante

Nous avons en réalité ici la coupe d'un mouvement brownien. En ce qui concerne le sens de rotation, des expériences ultérieures montrent que c'est le vecteur de versement de l'eau bouillante qui va déterminer le sens de rotation et que dans certains extrême, deux cyclones opposés peuvent même se créer donc la force de Coriolis ne semble pas avoir prise sur une phénomène d'une si petite ampleur. C'est donc la force disparue qui va créer l'inertie qui rendra le mouvement définitif. En situation parfaite, la surface va donc se répartir en cellules de "jumelles" entre elles comme dans l'exemple sur le côté.

Voici par exemple l'image d'un cyclone dans l'hémisphère sud (il s'agit du cyclone Monica de 2006):
Crédits: Université du Wisconsin

Voici en revanche l'image d'un cyclone dans l'hémisphère nord (tempête d'hiver "White Juan" sur le Canada en 2004), il tourne bien dans l'autre sens:
Cyclone nord.jpg

[modifier] Données de l'expérience

Assiette creuse ouverture 21 cm, fond 12 cm et 3 cm de hauteur en porcelaine.

Réalisé avec 200 ml d'eau froide et 110 ml d'eau bouillante.

Lame d'eau froide: approximativement 1 cm d'épaisseur

Lame d'eau chaude: approximativement 0.3 cm d'épaisseur

Eau distillée, eau de ville ou autre, peu d'influence observé du moment qu'elle est propre.

[modifier] Galerie

[modifier] Summary in english

water cooling



Hugues CREPIN

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