Un nuage dans une bouteille

Cette expérience de physique amusante est parfois délicate à mettre en oeuvre au niveau du matériel. Il n’est pas toujours très facile d’arriver à fermer la bouteille en plastique de manière étanche (voir plus loin). La présence d’adultes est donc sans doute indispensable.

Par ailleurs, cette expérience de physique amusante est assez impressionnante.

Matériel

• une bouteille transparente (en plastique ou en verre)
• une valve de roue de vélo
• une pompe à air
• de l’eau chaude
• des allumettes
• de quoi fermer de manière étanche la bouteille en plastique avec la valve (joint, mastic, bouchon en plastique …)
• du papier noir

Matériel à utiliser

Réalisation du dispositif

L’expérience consister à réaliser une petite surpression dans une bouteille transparente contenant un peu d’eau dans le fond.

Pour ce faire, et afin que l’expérience soir reproductible, il est intéressant de fermer la bouteille à l’aide d’une valve de vélo.

Pour réaliser l’étanchéité de le bouteille, plusieurs options sont possibles :

– percer le bouchon de la bouteille à l’aide d’une perceuse, faire passer la valve dans le trou puis réaliser l’étanchéité à l’aide de joints.

– utiliser un bouchon en plastique percé dans lequel, on place la valve (on trouve ce bouchon dans n’importe quel laboratoire de chimie).

J’ai essayé les différentes options et j’ai opté pour la deuxième option car cette option est plus rapide et facile à réaliser et car le dispositif obtenu est assez solide et peut être utilisé plusieurs fois !

J’ai également réalisé l’expérience avec la première option mais le dispositif mis en place est moins solide et l’étanchéité totale n’est pas toujours facile à réaliser.

Photo du dispositif

Expérience

Mise en oeuvre de l’expérience

Place la bouteille en plastique devant une feuille de papier noir pour mieux visualiser ce qu’il va se passer. Mets dans le fond de la bouteille un peu d’eau chaude. Allume une allumette. Après avoir soufflé sur elle, place la dans la bouteille afin d’insérer de la fumée dans la bouteille. Ferme la bouteille avec le bouchon avec la valve. Puis connecte la pompe à air sur la valve et « gonfle » la bouteille. Lorsque tu estimera ton gonflage suffisant, ouvre TRES RAPIDEMENT la bouteille, en enlevant brusquement le bouchon. Observe l’apparition d’un nuage !

Apparition spectaculaire du nuage !

Que se passe-t-il ?

Initialement, lorsqu’une surpression a été créée dans la bouteille, de l’eau et de l’air humide (c’est-à-dire de l’air saturé en vapeur d’eau) sont présents à l’intérieur.

Lorsque l’on retire le bouchon de la bouteille, l’air à l’intérieur se détend brutalement et se refroidit. Ce refroidissement provoque un changement d’état : la vapeur d’eau se condense en fines gouttelettes d’eau ; c’est l’apparition du nuage !

Mais à quoi sert la fumée de l’allumette ? Tu peux refaire la même expérience sans la fumée et tu vas constater que le nuage est moins impressionnant. En présence de fumée, la condensation de la vapeur d’eau est en effet favorisée. Dans l’atmosphère habituellement, il y a des grains de poussière qui jouent le rôle de la fumée de l’allumette ; les gouttelettes d’eau se forment autour des grains de poussière.