Dynamiques spontanées en caléfaction

Cette these s'interesse a la calefaction, ou l'effet Leidenfrost. Une goutte d'eau placee sur un substrat chaud levite sur un film mince de vapeur. Cette couche intercalaire de gaz, continument renouvelee, isole mecaniquement et thermiquement la goutte, limitant ainsi son evaporation et supprimant l'ebullition. L'etat de levitation a d'autres consequences sur le liquide, comme de lui empecher de mouiller son substrat, donnant a la goutte une forme de perle, et de produire une situation exempte de friction, lui conferant sa grande mobilite. Nous discutons dans premier temps les conditions qui permettent a une goutte de leviter sur sa propre vapeur et la temperature seuil au dela de laquelle ce phenomene apparait. Dans un deuxieme temps, nous envisageons cette situation d'un point de vue dynamique en detaillant trois phases de la vie d'une goutte. Au-dessus d'une certaine taille, la vapeur s'accumule et erige un dome liquide. Un film de liquide pur tres mince se forme, dote d'une stabilite remarquable. Des differences de temperature induisent des ecoulements superficiels ascensionnels qui selectionnent son epaisseur et s'opposent a son amincissement, expliquant qu'il subsiste quelques secondes. Pour des rayons plus raisonnables de flaque, des oscillations intermittentes apparaissent, donnant au liquide la forme d'etoile. L'origine de ce phenomene est elucidee : le coussin de vapeur possede une frequence propre. Ses oscillations excitent le liquide qu'il supporte. La goutte, qui agit comme une cavite resonante, repond pour certains rayons quantifies en oscillant spontanement suivant le mode accroche par le forcage intrinseque. En reduisant encore de taille, le liquide acquiert une mobilite spectaculaire. Une goutte calefiee est le siege d'ecoulements internes tres rapides, dont la symetrie est dictee par le confinement. En s'evaporant, on assiste a une changement de morphologie qui induit une brisure de symetrie. La gouttelette se met a rouler de maniere asymetrique, rectifie et incline sa base, ce qui la propulse. Deux strategies de controle de ces globules fugaces et insaisissables sont finalement proposees, inspirees des travaux relatifs a l'autopropulsion sur des surfaces couvertes de dents asymetriques. Le mouvement directionnel est force par l'application d'un gradient de temperature et par la texturation graduelle de la surface. Ces dynamiques, orchestrees par le confinement, illustrent la richesse de ce systeme ou changements de phase, effets thermiques, aerodynamiques et hydrodynamiques.