Au repos, nous savons qu'un liquide savonneux prend la forme d'une goutte. Ainsi, pour qu’une bulle de savon soit formée, cela coûte une certaine énergie. 

 

  Il existe donc une force à la surface de séparation de deux milieux (ici : l’eau et l’air). On appelle tension superficielle le quotient de cette force sur une surface donnée. C’est notamment grâce à cette tension que certains insectes peuvent marcher sur l’eau et les gouttes de rosée ne s'étalent pas sur les pétales des fleurs. 

 

Elle est définie par : γ=dW/dS

 

Avec dS la surface choisie (en m) et dW (en N) l’accroissement d’énergie nécessaire pour augmenter la surface dS.

Pour les bulles de savon, dW correspond au souffle qui a été libéré pour former la bulle.

 

Mais comment cela fonctionne-t-il ?

Dans l’eau au repos, les molécules H2O s’attirent entre elles grâce aux forces de Van der Waals et aux liaisons hydrogène (voir schéma ci-dessous) : les forces se compensent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mais lorsque l’eau est en contact avec un autre milieu (ici l’air), les molécules qui se trouvent en surface n’ont pas de voisines (voir schéma ci-dessous). On négligera les attractions entre l'eau et l'air, car les gaz étant de beaucoup plus faible densité que les liquides, les interactions intermoléculaires entre les molécules du liquide seront beaucoup plus fortes que les interactions entre les molécules du liquide et du gaz. Les forces qui s’exercent sont donc dirigées vers le bas : ces molécules de surface se comportent donc comme une toile tendue sur les autres molécules, quitte à comprimer le liquide.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mais pourquoi parle-t-on de minimisation de surface ?

 

La bulle va chercher à ce que le moins d’énergie possible soit dépensée pour enfermer le volume d’air donné par le souffle. Moins la surface est grande, moins le besoin de molécules en surface est important : il y a donc une minimisation de l’énergie dépensée. La bulle cherche donc d’elle-même à minimiser sa surface.