Percolation

Définition

En physique, en chimie et en science des matériaux, la percolation désigne le lent passage des fluides à travers les matériaux poreux. La percolation est le fait pour un fluide (liquide ou gaz) de traverser lentement un milieu (des sédiments par exemple) dans lequel existent des vides, généralement de haut en bas.

Par extension avec le terme percolat, on peut comprendre que le fluide lui-même est soumis au processus de percolation. Par exemple, l'eau de percolation.

Une percolation de café :

La percolation du café moulu est l'un des fondamentaux des cafetières. Dans la percolation du café, en utilisant de l'eau chaude comme solvant, la substance perméable est le marc de café et les composants solubles extraits sont les composés chimiques qui donnent à la boisson sa couleur, sa saveur et son arôme, comme la caféine.

Explications

Des exemples de ce processus sont la filtration et la lixiviation. La théorie de la percolation explique comment et d'où les courants souterrains sont originaires. Par exemple, le mouvement d'un solvant à travers un papier filtre (chromatographie), le mouvement du pétrole à travers une roche fracturée et le transfert des eaux de surface qui s'infiltrent dans les eaux souterraines. Un analogue électrique comprend le flux d'électricité à travers un réseau aléatoire de résistances.

✅ La percolation consiste à filtrer l'humidité à travers une substance poreuse ou une petite ouverture. La percolation est également décrite comme l'extraction de l'humidité par filtration.

🚩 La percolation en pharmacognosie et en science des matériaux, fait référence à l'extraction de composants solubles traversant des solvants par des matériaux poreux. Mais, en géologie, on entend le passage de l'eau à travers le sol et les roches perméables qui se déversent dans les réservoirs souterrains (aquifères).

Pédologie

En pédologie, la percolation signifie un mouvement de l'eau qui traverse le sol. C'est un phénomène naturel, dû à la gravité, qui permet à l'eau de s'infiltrer dans les pores du sol.

⭐ La percolation est également appelée lessivage par ruissellement.

Elle peut se dérouler de deux manières, à savoir :

• au moyen d'itinéraires préférentiels, tels que des fissures le long du contour du sol.
• au moyen de macropores et micropores.

Selon que l'eau se déplace de la première ou de la deuxième manière, elle va acquérir une vitesse d'infiltration différente, qui peut varier de quelques millimètres à quelques centimètres par heure; naturellement, la vitesse dépendra également des caractéristiques physiques du sol, telles que la texture et les facteurs qui y sont liés, tels que la structure du sol et la perméabilité.

Ce terme est le plus couramment utilisé en hydrologie, où il englobe l'eau qui s'infiltre dans le sol. La capacité de champ, c'est-à-dire la capacité maximale de stockage de l'eau du sol, est dépassée. Si toute l'épaisseur de la zone non saturée (zone vadose) est concernée, alors de nouvelles eaux souterraines se forment

Physique

En général, la percolation fonctionne au niveau du système dynamique avec l'universalité. Ainsi, les concepts de physique statistique tels que la théorie de la mise à l'échelle, la renormalisation, la transition de phase et les fractales sont utiles pour caractériser les propriétés des systèmes percolatifs.

L'analyse combinatoire est un outil important pour analyser les points critiques de la percolation. Les simulations informatiques sont utilisées pour analyser la percolation avec une grande précision, prédisant l'impact des avalanches et l'érosion des matériaux par les intempéries.

Technique pharmaceutique

La percolation est également une procédure d'extraction utilisée en technique pharmaceutique pour les médicaments secs. Il est défini comme un processus d'extraction par lequel un médicament pulvérisé ou granulé est privé de ses constituants solubles du solvant d'extraction.

Il est divisé en 5 phases :

• Préparation du médicament : le médicament doit être pulvérisé autant que possible. De cette manière, nous augmentons la surface du médicament, facilitant l'extraction par le solvant. Comme solutions d'extraction, nous pouvons utiliser de l'eau, de l'alcool, du vin ou de la bière.
• Humidification : le médicament pulvérisé doit être humidifié avant d'être pompé dans le percolateur. C'est un processus fondamental car nous sommes partis d'une drogue sèche qui, en présence de solvant liquide, gonfle.
• Remplissage du percolateur : le produit humidifié est pompé dans le percolateur où il est également placé en coton et un disque en papier filtre. Le robinet du percolateur doit bien sûr être fermé. Du sable est ajouté sur la préparation.
• Macération préventive : ensuite, une fois le percolateur chargé, on peut ajouter le solvant et laisser macérer pendant 12 à 24 heures. Il est utile pour les tissus à structure coriace et pour les ingrédients actifs qui ne sont pas complètement solubles dans le solvant. Dans le cas des extraits fluides, il est macéré pendant 12 heures. Dans le cas des teintures, il est macéré pendant 24 heures.
• Percolation finale : c'est la phase finale dans laquelle le liquide peut s'écouler lentement (nous n'appliquons pas de pression) et est recueilli dans un récipient.

La théorie de la percolation

Au cours des trois dernières décennies, la théorie de la percolation, un vaste modèle de percolation, a apporté de nouvelles connaissances et techniques à un large éventail de matières en physique, en science des matériaux, en géographie, les réseaux complexes, en épidémiologie et autres domaines.

Par exemple, en géologie, la percolation fait référence à la filtration de l'eau à travers le sol et les roches perméables. L'eau coule pour recharger les eaux souterraines dans la nappe phréatique et les aquifères. Dans les endroits où des bassins d'infiltration ou des fosses septiques sont prévus pour évacuer des quantités importantes d'eau, un essai de percolation est nécessaire avant de déterminer si la structure envisagée est susceptible de réussir ou d'échouer.

La percolation présente généralement l'universalité. Des concepts de physique statistique tels que la théorie de la mise à l'échelle, la renormalisation, la transition de phase, les phénomènes critiques et les fractales sont utilisés pour caractériser les propriétés de percolation. La combinatoire est couramment utilisée pour étudier les seuils de percolation.

En raison de la complexité liée à l'obtention de résultats exacts à partir de modèles analytiques de percolation, des simulations informatiques sont généralement utilisées. L'algorithme le plus rapide pour la percolation a été publié en 2000 par Mark Newman et Robert Ziff.

En rapport avec "percolation"

• eau de percolation

  

  Dans un sol, une eau de percolation donne le mouvement, vers le bas et latéralement, de l'eau à travers le sol.

• lessivage

  

  Un lessivage est un processus d'entraînement par l'eau des substances solides contenues dans le sol ou substrat.

• ruissellement

  

  En hydrologie, un ruissellement, ou un écoulement d'eau de surface, désigne la partie des précipitations qui s'écoule à la surface du sol pédologique.

• ruissellement de surface

  

  Un ruissellement de surface est un écoulement diffus de l'eau sur le sol avant d'atteindre un cours d'eau.