La science des bulles de savon

Un peu d'explications scientifiques concernant les bulles de savon

Qu'est ce qu'une bulle de savon?
C'est une fine membrane d'eau savonneuse enfermant un volume d'air.

Pourquoi le savon est-il indispensable pour faire des bulles?
Un liquide est formé de molécules qui s'attirent afin de ne pas se disperser comme un gaz. Une molécule dans un liquide est attirée par les molécules voisines dans toutes les directions mais en surface les molécules sont attirées vers l'intérieur du liquide puisqu'il n'y a pas d'autres molécules à l'extérieur. Il en découle une force dirigée de l'extérieur vers l'intérieur du liquide tendant à réduire au maximum la surface afin d'économiser l'énergie du système. On appel cela la tension de surface. En ajoutant du savon il se dissout dans l'eau. Les molécules de savon sont constituées d'une tête hydrophile qui se mélange à l'eau et d'une queue hydrophobe qui cherche à se placer hors de l'eau et de venir donc en surface. Cela rend la tension de surface moins défavorable au système puisqu'elle est occupée par les molécules de savon. 

Pourquoi les bulles de savon sont rondes?
Les molécules s'attirant entre elles, l'état naturel est donc celui où le contact air/liquide est la plus petite. Ainsi la surface permettant d'enfermer un volume d'air avec une enveloppe la plus petite possible est une sphère. Par exemple pour enfermer 16 cm3 d'air il faut une surface de 31 cm2 dans une sphère contre 39 cm2 dans un cube.

Le contact entre deux bulles ?
Lorsque 2 bulles se touchent leur surface de contact est plane. En effet chaque bulle cherche à avoir sa forme de sphère elle pousse la surface de contact pour s'arrondir mais elle subit dans le même temps la poussée de la bulle voisine. Le meilleur compromis pour ne favoriser aucune des bulles est une surface place. Toutefois ceci n'est pas vrai dans le cas de 2 bulles de tailles très différentes. La pression dans une petite bulle est plus importante que dans une grosse, il en résulte un contact incurvé vers l'intérieur de la grosse bulle.

Qu'est ce qui fait éclater les bulles de savon?
En dehors du choc brutal avec un objet qui éclate l'enveloppe, l'évaporation de l'eau est le principal vecteur qui détermine la durée de vie d'une bulle. Les bulles durent plus longtemps par temps frais et humide qu'au soleil. C'est la raison pour laquelle on tente d'ajouter des produits visant à réduire l'évaporation dans les liquides de bulles. La coulée du savon vers le bas de la bulle à cause de la pesanteur rend le haut de la bulle de plus en plus fragile jusqu'à ce que la surface ne puisse plus supporter la tension. 

D'ou vient la couleur des bulles?
Lorsque la lumière change de milieu une partie du rayon passe dans le milieu (lumière transmise) l'autre est renvoyé en sens inverse (lumière réfléchie). Dans une bulle de savon le milieu est composé d'un film air-liquide puis d'un autre liquide-air ce qui va multiplier la création de rayons lumineux. Il faut garder à l'esprit que seuls les rayons réfléchis composent les couleurs vues.