To cite this version : Dueñas Velasco, Mauricio and Duru, Paul and Prat, Marc Ascension d’une efflorescence le long d’une paroi cylindrique hydrophile. In: 12èmes Journées d'Études des Milieux Poreux, 9 October 2014 - 10 October 2014 (Toulouse, France). (Unpublished)
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Eprints ID : 13346
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-Ascension d’une efflorescence le long d’une paroi cylindrique hydrophile.
Mauricio Dueñas Velasco*1, Paul Duru1, Marc Prat1,2
1
INPT, UPS, IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse), Université de Toulouse, Allée Camille Soula, F-31400 TOULOUSE, France
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CNRS, IMFT, F-31400 TOULOUSE, France *mauricio.duenas-velasco@imft.fr
MOTS-CLÉS : efflorescence rampante, évaporation, milieu poreux auto-généré.
1.
R
ESUMELe 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.
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-a) b) c)
Figure 1 : Croissance de l’efflorescence sur la paroi du tube capillaire. Photos prises à t = 2010 min (a), 2250 min (b) et à 2450 min(c)
Figure 2 : Dispositif expérimental de double pesée permettant d’obtenir la masse gagnée par le capillaire suspendu ainsi que la masse perdue par le récipient contenant la solution de NaCl dans lequel le tube est plongé à sa base. L’acquisition des données de masse en plus de l’hygrométrie dans
l’enceinte est régulée par ordinateur.
2.
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EFERENCES1 Washburn, E.R., The creeping of solutions, The Journal of Physical Chemistry Vol. 31, No. 8, 1246-1248. (1926)
2 Sghaier-Ben Chiekh N., Evaporation en milieu poreux en présence de sel dissous. Influence des films liquides et des conditions de mouillabilité, Thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse (2006)
3 Hird R., Bolton M.D., Upward migration of sodium chloride by crystallization on non-porous surfaces, Philosophical Magazine, Vol. 94, No. 1, 78-91 (2014)
