Questions aux experts

Avant d'évoquer les interfaces entre deux liquides non miscibles, considérons d'abord une interface liquide-air. Tout d'abord, noter cette propriété d'un liquide : celui-ci tend toujours à l'équilibre, à adopter une forme telle que sa surface soit minimale.
Cette propriété, résumant le phénomène appelé « tension superficielle » est due au fait qu'une molécule située à la surface du liquide ne subit d'attraction que de la part de ses voisines de surface (4 pour simplifier) et de la plus proche dans le liquide (soit 5 au total). Au contraire, une molécule située à l'intérieur du liquide subit une force d'attraction supplémentaire.
Cette situation confère aux molécules de surface une propriété particulière tendant ­ d'une part à réduire leur nombre au strict minimum ­ d'autre part à créer une surpression (du côté intérieur à la concavité) si l'interface liquide-air est bombée.

Exemple : une gouttelette d'eau est sphérique et présente une surpression en son sein. Idem pour une bulle d'eau savonneuse.
Finalement, dans une goutte d'eau, les molécules de surface se comportent un peu comme le caoutchouc d'un ballon de baudruche gonflé (l'analogie ne peut guère être poussée plus loin).
Remarque: c'est tout à fait similaire pour une interface entre deux liquides non miscibles (cas d'une gouttelette d'huile dans l'eau).
Concernant l'interface (appelée ménisque) entre un liquide et l'air, le tout placé dans un tube (plus le tube est fin, plus le phénomène se remarque) vertical.
Tout dépend alors si l'interaction entre le liquide et la paroi est de nature attractive (ex : eau-verre propre) ou répulsive (ex : eau­verre gras, mercure­verre, huile-eau).

Dans le 1er cas (contact mouillant), on observe un ménisque creux et simultanément la montée du liquide dans le tube (= ascension capillaire).
Dans le 2e cas (on parle de contact non mouillant), on observe un ménisque bombé et non seulement le liquide ne monte pas dans le tube mais le sommet du ménisque va se situer au dessous du niveau du liquide extérieur au tube ! (il descend !). Finalement le liquide ''a du mal" à rentrer dans le tube.
Concernant votre interface huile-alcool à 70°, le ménisque présente sa concavité du côté du liquide qui présente la force d'attraction la moins élevée avec la paroi, en l'occurrence l'huile.
Pour terminer, votre hypothèse concernant la dissolution des graisses dans le détergent me semble tout à fait justifiée.
Les phénomènes de tension superficielle et de capillarité sont présents dans une multitude de situation (bulles de savon, araignées d'eau, éponges et buvards, humidité dans les murs, montée de la sève) et présentent des applications (vêtement micro-poreux). Si cela vous intéresse, je pourrais vous indiquer quelques expériences simples et captivantes (avec de l'eau savonneuse) illustrant les caractères et propriétés citées précédemment. Peut être les trouve-t-on sur le Net, je vais tenter une recherche un de ces jours !
J'espère que ces explications ont éclairé votre lanterne. Quelques schémas seraient peut-être utiles. Je suis prêt à essayer de répondre aux nouvelles questions engendrées par mes commentaires !"

Je ne comprends pas quel était le but de l'expérience. S'agissait-il de prouver que des liquides de densités différentes se superposaient sans (trop) se mélanger? Ou bien voulait-on montrer qu'il existe des liquides miscibles (couple eau-sirop, eau-alcool) et des couples non miscibles (eau-huile, huile-alcool)? Ou bien voulait-on montrer que des couples non miscibles comme eau-huile pouvaient donner une apparence de miscibilité par ajout d'un détergent et formation d'une émulsion?
Pour ce qui est de la convexité du ménisque huile alcool, elle est due au fait que l'huile ne "mouille" pas le verre, surtout s'il vient d'être nettoyé par l'alcool. Comme tout liquide qui ne mouille pas son récipient (exemple le mercure), l'huile donne un ménisque bombé et une ascension capillaire négative. Cet effet est renforcé par la présence d'alcool, qui, lui, mouille très bien le verre. L'alcool a alors tendance à s'insinuer sur le verre dans la place que ne mouille pas l'huile, ce qui accentue la convexité du ménisque. La même expérience faite dans un tube en plastique transparent (genre polyacrylate) donne un ménisque sensiblement plat, ce qui montre que ce plastique est mouillé de la même façon par l'huile et l'alcool.