Diffusion de gouttes

Le principe de l’expérience, que nous proposons, est de générer en impesanteur une goutte de solution aqueuse de taille parfaitement maîtrisée et de suivre l’évolution de sa taille lors de sa dissolution dans un solvant organique. L'intérêt de cette expérience est donc d’étudier la dissolution d’une goutte dans des conditions parfaitement diffusives (c’est à dire en s’affranchissant des phénomènes de convection).

Les données obtenues en apesanteur seront comparées d’une part aux données expérimentales obtenues sur Terre dans des conditions contrôlées et d’autre part aux modélisations numériques et théoriques disponibles actuellement dans la littérature [1,2].

Les phénomènes de dissolution, d’évaporation, de solidification, de changement de phases ou de transferts sont en général régis par l’écart à l’équilibre thermodynamique entre deux phases. L’intensité de ces transferts est liée aux gradients de part et d’autre de l’interface et à l’hydrodynamique. Dans le cas du transfert de matière, le transport de l’espèce est assuré par les phénomènes de diffusion (gradient de potentiel chimique) et de convection (lié au déplacement). Sur Terre, à cause de la gravité, la dissolution d’une goutte, d’un solide ou d’une bulle ne peut être réalisée dans des conditions purement diffusive.

Dans le cas d’une goutte d’eau pure, la goutte disparaîtra en fin d’expérience, car l’équilibre thermodynamique n’est jamais atteint. L’introduction d’un soluté, insoluble et non miscible à la phase organique, à l’intérieur de la goutte, va induire une modification de l’équilibre thermodynamique de telle manière que la goutte ne disparaîtra pas en fin d’expérience. De plus, si le soluté est un colloïde, un verre colloïdal sera obtenu. Si le soluté est un sel, des cristaux émergeront dans la goutte lors de sa dissolution.