Une bulle est constituée par 2 interfaces : eau-air et air-eau. Elles se referment sur elles-mêmes afin
de contenir un volume d’air.
La création de bulle nécessite de liquide et de gaz, cependant, les bulles obtenues ne seront pas
stables dans ce cas. Pour avoir des bulles stables (elles n’éclatent pas rapidement), on a besoin d’un
surfactant, les tensioactifs. Ce sont des molécules amphiphiles, c’est-à-dire, qu’elles sont
constituées de 2 parties : une tête polaire et une queue. La tête abaisse l'énergie de cette molécule
quand elle est entourée de molécules d'eau, cette partie est donc appelé hydrophile ( ayant une
affinité avec l'eau ). Quant à la queue, elle augmente l'énergie de la molécule quand elle est entourée
par des molécules d'eau, de sorte qu'on appelle cette partie hydrophobe ( n'aimant pas l'eau). Si une
telle molécule se trouve dans l'eau, elle a donc tendance à être absorber à l'interface air/eau avec sa
tête dans l'eau et sa queue dans l'air. Une fois cette interface saturée, le reste des molécules restent
en solution et ne jouent pas un rôle significatif à la formation de bulles ( mousses ) .
Le rôle de ces molécules est de diminuer la tension de surface (tension superficielle γ ) ( E=γ s
avec E, l'énergie de création de la bulle, et S, la surface). Cette tension, comme son nom l'indique,
est due au fait qu'à la surface, on observe un phénomène entre les molécules ; en effet, on peut
retrouver qu'il y a une résultante des forces de Van Der Waals (ce sont les forces entre les
molécules) à la surface contrairement à celles qui sont à l'intérieur du liquide où toutes les forces
entre les molécules se compensent.
Cette résultante des forces à la
surface est principalement causée
par la présence de molécules endessous
et sur ses côtés qui
interagissent ensemble (mais il y en
a pas au-dessus pour compenser la
totalité de ces forces).
Une bulle est aussi une sphère formée d'un mince film d'eau, son épaisseur est de l’ordre du
micromètre.
Pourquoi cette forme ?
Les films de la mousse étant principalement constitués d'eau et d’une petite quantité de surfactant,
afin que l'énergie soit moins importante pour produire une bulle. Seulement, il reste toujours que la
pression du gaz contenue dans une bulle est légèrement plus forte qu’à l’extérieur de la bulle
(pression atmosphérique).
Si l'aire du film est grande, l’énergie sera grande aussi, or d'après le principe de minimisation, tout
système se préfère à dépenser le minimum d'énergie possible pour être en équilibre. Donc la bulle
tend à prendre une forme qui lui permettra d'enfermer un volume d'air ayant la plus petite surface.
Les mathématiciens ont prouvé que ce volume correspond à la sphère, ce qui explique la forme
sphérique de la bulle.