Numéro
J. Phys. France
Volume 46, Numéro 5, mai 1985
Page(s) 807 - 813
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01985004605080700
J. Phys. France 46, 807-813 (1985)
DOI: 10.1051/jphys:01985004605080700

Spreading of superfluid drops

J.-F. Joanny

Physique de la Matière Condensée, Collège de France, 11, Place Marcelin-Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France


Abstract
We study the spreading of a superfluid helium drop totally wetting a smooth solid plane at very low temperatures (T ~ 0). - For macroscopic drops, the dominant forces are capillary forces. a) When Antonov's rule holds (i.e. when we are just at a wetting transition) the dynamic contact angle θ d is equal to the static contact angle θe = 0, the spreading velocity reaches a finite value at long times. We construct an exact self-similar solution describing the spreading. b) In conditions of dry spreading with a spreading coefficient S > 0 we do not know what will happen, but we list three different possibilities, depending on the ultimate fate of the capillary energy (kinetic energy, capillary waves, vorticity). - For microscopic drops, the dominant forces are the long range van der Waals forces. The spreading time is finite. For these two situations, we determine the self-similar profiles of the drop.


Résumé
Nous étudions l'étalement d'une goutte d'hélium superfluide qui mouille totalement une surface solide plane à très basse température (T ~ 0). - Pour des gouttes macroscopiques, les forces dominantes sont les forces capillaires. a) Quand la règle d'Antonov est vérifiée (juste à la transition de mouillage), l'angle de contact dynamique est égal à l'angle de contact statique θe = 0. A des temps d'étalement longs, la vitesse d'étalement atteint une valeur limite finie. Nous construisons un profil de goutte self-similaire exact décrivant l'étalement b) Dans des conditions de mouillage sec avec un pouvoir d'étalement S > 0, nous ne savons pas exactement ce qui se passe mais nous donnons trois manières possibles de dissiper l'énergie capillaire : énergie cinétique, ondes capillaires, et vorticité. - Pour des gouttes microscopiques, les forces dominantes sont les forces de van der Waals à longue portée. Nous proposons aussi un profil self-similaire de la goutte.

PACS
6740R - Films and weak link transport.
6770 - Films (including physical adsorption).

Key words
capillarity -- contact angle -- drops -- helium films -- superfluid helium 4 -- van der Waals forces -- wetting