Science domestique : Le cri de la bouilloire
Pourquoi les bouilloires chantent-elles ? Pourquoi le son qu elles produisent commence-t-il par monter, puis disparaît pendant un instant, avant de revenir et de décroître progressivement ?
Laissez ouvert le couvercle de votre bouilloire et regardez ce qu’il se passe. L’élément chauffant se recouvre de petites bulles argentées d’environ un millimètre de diamètre. Ces bulles contiennent de l’air, extrait de l’eau par la chaleur de l’élément. Ce sont les zones les plus rugueuses de la surface de l’élément qui permettent la nucléation des bulles et leur croissance. Elles se détachent ensuite et rejoignent la surface de l’eau. Ce phénomène, silencieux, n’est pas à l’origine du chant de la bouilloire.
Au bout d’une minute environ, ces bulles cèdent la place à d’autres, plus petites et contenant de la vapeur d’eau surchauffée. En quelques secondes, ces bulles deviennent instables. Dès leur formation, elles tendent à remonter vers la surface, mais comme elles sont entourées d’eau beaucoup plus froide qu’elles, elles se condensent brutalement et implosent. Bizarrement, la bulle ne disparaît pas complètement, mais laisse une minuscule bulle secondaire, sans doute de vapeur d’eau, qui est emportée par les courants de convection. Bientôt, il y a tant de bulles secondaires que l’eau en devient opaque pendant une bonne demi-minute.
Pendant ce temps, les ondes de choc transmises dans l’eau par les implosions des bulles primaires produisent un bruit de frémissement, qui se perçoit mieux si l’on referme le couvercle. Cela crée au-dessus de la surface de l’eau un volume d’air qui joue le rôle de caisse de résonance.
Les bulles secondaires finissent par se dissiper, et l’on observe un accroissement de la taille des bulles primaires qui continuent à se former sur l’élément. Celles-ci n’implosent plus dès qu’elles se forment, car l’eau dans laquelle elles se trouvent est pratiquement à la température d’ébullition. Le bruit tend donc à diminuer. Ces bulles s’élèvent et se condensent dans l’eau plus fraîche, à un centimètre au-dessus de l’élément.
En quelques secondes, l’eau devient assez chaude pour que les grandes bulles primaires atteignent la surface: on n’entend plus, alors, que le gargouillement produit lorsqu’elles crèvent à la surface.
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