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M2

Physique de la cavitation dans les arbres

publié le

Pour amener la sève au sommet des arbres, les feuilles génèrent par évaporation une dépression très forte. La pression devient alors négative, jusqu’à -200 bars ! L’eau est dans un état métastable et peut caviter, avec l’apparition brutale de bulles, provoquant une embolie dans la circulation de la sève. Ces cavitations pourraient être à l’origine des bruits ultrasonores qui sont détectés dans les arbres au cours d’épisodes de conditions sèches.

Au cours de ce travail à dominante expérimentale, l’étudiant apprendra à fabriquer des dispositifs microfluidiques (à base d’hydrogel poreux) imitant la circulation de la sève, et/ou des dispositifs similaires mais incorporant directement des canaux prélevés sur des arbres. Les échantillons obtenus seront ensuite étudiés à l’aide d’un système développé au laboratoire permettant de contrôler de manière précise les paramètres physiques de l’eau au sein des canaux (pression négative, température) et d’observer l’évolution du système de manière optique (microscope, caméra rapide, microphones acoustiques ultrasonores). Plusieurs aspects seront abordés :
1) Dynamique ultra-rapide des bulles de cavitation et comparaison des résultats avec les émissions ultrasonores détectées lors de la cavitation.
2) Propagation de la cavitation, en 2D (feuilles) et 3D (bois, expérience de tomographie rayons X).

Contact :

Philippe Marmottant
philippe.marmottant@univ-grenoble-alpes.fr