Étude des transferts de chaleur et de masse lors de l’évaporation d’une goutte sur une paroi : influence des propriétés du substrat

L'évaporation d'une goutte sessile est gouvernée par les transferts de chaleur et de masse aux interfaces de la goutte avec son substrat et son environnement. Une caractérisation précise de ces transferts est donc cruciale pour interpréter les dynamiques d'évaporation. Cette étude présente une analyse des transferts de chaleur et de masse durant l'évaporation d'une goutte d'eau déposée sur des substrats aux propriétés thermiques contrastées. Une méthodologie originale, combinant des mesures simultanées par fluxmètre thermique, balance de précision et imagerie optique, permet de quantifier le débit d'évaporation et le flux de chaleur interfacial. Dans cette étude, nous présentons les résultats obtenus à partir d’expériences réalisées avec des gouttes d’eau pour différentes conditions opératoires. Ces résultats sont ensuite comparés et interprétés à des résultats numériques obtenus par ailleurs pour accéder à l’évolution des différents paramètres du système goutte-substrat tout au long du processus d'évaporation, depuis le dépôt jusqu'à disparition complète. Nos résultats démontrent une influence significative de la nature du substrat sur la dynamique d'évaporation. Sur un substrat isolant, le flux de chaleur mesuré reste faible (ABS). En revanche, sur un substrat conducteur (aluminium), ce flux augmente considérablement, traduisant un transfert de chaleur accru vers la goutte. Par ailleurs, nous mettons en évidence une réponse transitoire du fluxmètre différente selon le protocole de dépôt de la goutte. Ces résultats soulignent l'importance du contrôle des conditions initiales, du choix du support et du protocole expérimental.

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