S’il vous est déjà arrivé de jeter une généreuse pincée de sel dans l’eau de votre casserole de pâtes pour lui donner du goût ou pour tenter de la faire bouillir plus vite, vous vous êtes probablement retrouvé avec un anneau blanchâtre de dépôts à l’intérieur de la casserole.
Un groupe de scientifiques de l’université de Twente aux Pays-Bas et de l’Institut national français de l’agriculture, de l’alimentation et de l’environnement (INRAE), inspirés par cette observation au cours d’une soirée de jeux de société et de dîner de pâtes, se sont demandés ce qu’il faudrait faire pour créer le plus bel anneau de sel à l’intérieur de la poêle à pâtes : Faut-il jeter des petits grains de sel ou des gros ? En quelle quantité et à quelle vitesse ? Y a-t-il une quantité optimale d’eau à l’intérieur de la casserole ?
Dans Physics of Fluids, le groupe présente ses conclusions sur les causes de la formation de ces dépôts particuliers de nuages de particules de sel. Leur expérience est simple à mettre en place, facilement reproductible et peu coûteuse.
« À la fin de notre repas, nous avions esquissé un protocole expérimental et écrit une série d’expériences que nous voulions essayer sur le petit tableau blanc de mon fils cadet », a déclaré Mathieu Souzy. « C’était une belle expérience, car nous nous sommes vite rendu compte que notre simple observation de la vie quotidienne cachait une grande variété de mécanismes physiques ! »
Que se passe-t-il réellement dans la casserole ? Lorsqu’une seule particule est libérée dans un réservoir d’eau, elle se dépose au fond sous l’effet de la gravité et crée une petite traînée de sillage qui perturbe l’écoulement de l’eau autour d’elle.
« Si un grand nombre de particules sont libérées en même temps, les particules voisines subissent cette perturbation de l’écoulement générée par toutes les particules environnantes », a précisé M. Souzy. « Les particules qui sédimentent (tombent) sont progressivement déplacées horizontalement, ce qui entraîne une expansion de la distribution circulaire des particules. »
Lorsque les particules atteignent rapidement le fond, elles forment un dépôt circulaire, et l’eau entraînée dans le sillage du nuage de particules repousse encore les particules dans le sens radial. Cela crée une région centrale d’épuisement propre.
Mais si les particules sont libérées d’une plus grande hauteur, elles sédimentent (tombent) plus longtemps et le nuage de particules s’étend radialement – jusqu’à ce qu’il y ait un espace suffisamment grand entre les particules pour que les perturbations de l’écoulement induites par les particules sédimentant ou tombant deviennent négligeables et que les particules ne soient plus suffisamment proches pour former un « nuage ». Ensuite, les particules pleuvent essentiellement pour former un dépôt circulaire homogène.
« Ce sont les principaux ingrédients physiques, et malgré son apparente simplicité, ce phénomène englobe un large éventail de concepts physiques tels que la sédimentation, l’écoulement sans reptation, les interactions à longue portée entre plusieurs corps et l’entraînement par le sillage », a déclaré M. Souzy. « Les choses deviennent encore plus intéressantes lorsque l’on se rend compte que les grosses particules sont plus déplacées radialement que les petites, ce qui signifie que l’on peut trier les particules par taille simplement en les jetant dans un réservoir d’eau ! »
Et oui, Souzy peut désormais « créer de très beaux anneaux de sel presque à chaque fois » qu’il cuisine.
Légende illustration : En relâchant une poignée de sel dans une casserole de pâtes, on peut observer un dépôt circulaire qui montre l’histoire de la sédimentation du nuage de particules. Credit: Mathieu Souzy
L’article « Salt-ring in your pasta pan: Morphology of particle cloud deposits » ou « Un anneau de sel dans votre poêle à pâtes : Morphologie des dépôts de nuages de particules » est écrit par Mathieu Souzy, Clément Vovard, et Pallav Kant. Physics of Fluids – DOI : 10.1063/5.0239386).
Source : American Institute of Physics (AIP) – Traduction Enerzine.com
