Pourquoi le ketchup s’écoule-t-il si lentement?

Miam! Du ketchup! Que seraient les hot-dogs, les hamburgers ou les frites sans ce condiment? Même si tu n’aimes pas le ketchup, tu connais sûrement des gens qui en mangent tout le temps.

Avant l’époque des bouteilles de plastique souple, le ketchup était généralement offert dans des bouteilles en verre (certaines entreprises vendent encore leur ketchup dans ces bouteilles). Pour en mettre sur tes frites, il fallait incliner la bouteille et attendre… et attendre… Quand cette attente était trop longue, c’était le moment de secouer la bouteille ou même lui donner quelques bons coups, puis tout d’un coup, il y avait du ketchup partout!

Alors, pourquoi le ketchup ne s’écoule-t-il pas bien de la bouteille, comme l’eau ou le jus? C’est un liquide… n’est-ce pas? Eh bien, en quelque sorte. On approfondira ce sujet un peu plus loin.

Comment les fluides s’écoulent-ils?

La caractéristique essentielle d’un fluide est sa capacité de s’écouler.

Attention aux idées fausses!

Les termes « liquide » et « fluide » ne signifient pas la même chose. Tous les liquides sont des fluides, mais tous les fluides ne sont pas des liquides. Les liquides et les gaz peuvent s’écouler, c’est ce qui fait qu’ils sont des fluides.

De nombreux fluides que tu connais, comme l’eau, l’essence et l’huile de cuisson, s’écoulent librement et rapidement. Mais que se passe-t-il lorsque tu verses du sirop d’érable ou du miel? Ils coulent beaucoup plus lentement. En fait, c’est parce qu’ils ont une viscosité élevée. La viscosité est la résistance d’un fluide à l’écoulement. Plus un fluide s’écoule facilement, plus sa viscosité est faible. Comme le miel coule très lentement, il a une viscosité élevée.

Deux facteurs peuvent avoir une incidence sur la viscosité d’un fluide :

1. la température;
2. la pression.

Sir Isaac Newton (des lois de Newton) a remarqué que lorsque certaines substances étaient chauffées, elles avaient une viscosité plus faible, et que lorsqu’elles étaient refroidies, elles avaient une viscosité plus élevée. Il a appelé ces derniers les fluides newtoniens. La plupart des fluides que nous utilisons régulièrement sont des fluides newtoniens. À une température donnée, la viscosité d’un fluide newtonien reste la même, quelle que soit la pression qui lui est appliquée.

Mais tous les fluides ne sont pas des fluides newtoniens. Certains, comme la mayonnaise, le dentifrice et le ketchup, sont également affectés par la pression. La viscosité de ces fluides dépend de la force qui lui est appliquée (son amplitude) et de la durée d’application de la force. On appelle les fluides qui réagissent de cette façon les fluides non newtoniens.

Pourquoi le ketchup est-il si particulier?

Revenons à la bouteille de ketchup. Lorsque tu l’ouvres et la mets à l’envers, rien ne se passe, le ketchup ne coule pas. Le ketchup agit plutôt comme un solide qu’un liquide. En fait, les scientifiques appellent le ketchup et les fluides comme lui des « solides mous » ou des « fluides viscoplastiques », car ils s’écoulent seulement que lorsque le bon degré de force est appliqué.

Le savais-tu? 

La rhéologie est le domaine de la physique qui étudie les solides mous, y compris de nombreux condiments habituels, ainsi que la peinture et les applications industrielles comme le traitement des eaux usées et l’exploitation minière.

Le ketchup est un solide mou à cause de ses ingrédients. Le ketchup est fabriqué à partir de tomates finement moulues, ainsi que de sucre, d’épices, de vinaigre et d’eau. Si tu regardes attentivement, tu verras peut-être tous les petits morceaux de tomate qui composent la majeure partie du ketchup. Il y a assez de morceaux de tomate pour que les particules solides se touchent entre elles. Cette liaison physique des particules solides donne au ketchup la fermeté qui lui permet de résister à l’écoulement.

Quelle est la meilleure façon de faire couler du ketchup?

Pour que le ketchup commence à s’écouler, tu peux secouer ou tapoter la bouteille. Si tu appliques une force suffisante, le ketchup commencera à agir comme un liquide et sortira de la bouteille. À ce stade, le ketchup est en réalité beaucoup moins visqueux qu’il ne l’était avant de commencer à couler! Mais sois vigilant, car parfois, le ketchup peut sortir rapidement et éclabousser partout.

Une méthode moins salissante consiste à tapoter ou secouer la bouteille doucement et à plusieurs reprises. Dans ce cas, une force moindre sur une plus longue période te mènera au même résultat.

Le savais-tu? 

Les scientifiques de Heinz ont découvert que le débit optimal du ketchup est d’environ 0,045 km à l’heure.

Mais pourquoi ces deux méthodes permettent-elles de faire couler le ketchup?

Lorsque tu bascules la bouteille, la stabilité des morceaux de tomate qui reposent tous ensemble l’empêche de couler. Mais si tu frappes suffisamment fort sur la bouteille, certaines particules de tomate se déplaceront, ce qui permettra aux autres de bouger. Avec assez de force, tout le ketchup commencera à couler. Pourquoi cela fonctionne-t-il lorsque tu tapotes doucement la bouteille pendant une plus longue période? Cela reste encore un mystère. En fait, les scientifiques et les ingénieurs qui étudient les solides mous font des recherches à ce sujet!

Miam... faire de la recherche sur le ketchup. C’est sûrement une carrière savoureuse!