Coalescence (physique)

vignette|Coalescence de deux gouttes entrant en contact. La coalescence est un phénomène par lequel deux substances identiques, mais dispersées, ont tendance à se réunir. Le phénomène principal qui entre en jeu est que le matériau optimise sa surface sous l'action de la tension superficielle, de manière à atteindre un minimum d'énergie. La coalescence se produit généralement dans des fluides mais peut également unir des particules solides. Elle se rencontre dans plusieurs processus de domaines aussi variés que la formation des gouttes de pluie en météorologie, des plasmas en astrophysique et du métal en métallurgie. À la surface d'un milieu dense (liquide ou solide), ou à l'interface entre deux milieux denses, est associée une certaine énergie par unité de surface (exprimée en joules par mètre carré — ) dont l'origine est la force de cohésion entre molécules identiques. Cette tension de surface est donc proportionnelle à la surface. Dans le cas de la coalescence de bulles d'air dans un liquide (mousse), la coalescence s'explique par le drainage du liquide entre deux bulles voisines puis la rupture du film interfacial mais aussi, dans une moindre mesure, par la théorie stochastique développée par Gosh et Juvekar. Dans le cas de gouttes de liquides, leur masse dépend de leur diamètre au cube alors que leur surface dépend du diamètre au carré. Lorsque deux gouttes de fluide se rencontrent, leur union minimise la surface par rapport à la masse totale. Selon l'énergie cinétique des gouttes et le diamètre de la goutte résultante, celle-ci peut être stable ou relâcher de sa masse sous forme de gouttelettes secondaires pour se stabiliser. Pour un solide, comme un métal soumis à l'irradiation, il se crée des cavités, qui par coalescence peuvent donner une rupture après l'union. Une mousse liquide ou émulsion a tendance à se déstabiliser en l'absence de surfactant. Au cours du temps, les bulles grandissent à cause du mûrissement et de la coalescence.