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Véronique Savalli-Mesnil
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(photos et textes)

Un panache chaud dans de l’eau froide

Cette expérience de physique amusante est très facile à mettre en oeuvre par des enfants.

Matériel

  • un verre d’eau froide assez haut
  • une ampoule en plastique de sérum physiologique
  • une barrette assez lourde (ou de la pâte à modeler lourde)
  • du colorant alimentaire (ou de l’encre)
  • de l’eau chaude

Expérience

Place pendant une heure un grand verre d’eau dans le réfrigérateur (un verre haut).

Coupe le bout de l’ampoule en plastique et verse dans l’ampoule de l’eau très chaude colorée (l’eau très chaude peut tout simplement provenir directement du robinet et la coloration peut être réalisée soit avec du colorant alimentaire soit avec de l’encre). Accroche sur l’autre bout de l’ampoule la barrette. Cette dernière doit être suffisamment lourde pour que lorsque tu plonges l’ensemble {ampoule remplie d’eau chaude + barrette} dans le verre d’eau froide, ce dernier coule au fond du verre. Tu peux remplacer la barrette par de la pâte à modeler par exemple.

Plonge délicatement le système {ampoule remplie d’eau chaude + barrette} dans le verre d’eau froide dans le fond du verre.

Que se passe-t-il ?

Que se passe-t-il ?

logo-physique-ludiqueCette expérience met en évidence le phénomène de convection.

La convection est un phénomène physique qui a lieu dans un fluide (liquide ou gaz) dès lors, qu’il y a présence d’une différence de température entre une partie du fluide qui est chaude et une partie du fluide qui est froide. Les particules de fluide chaudes, se dilatent deviennent moins denses et montent. Au contraire, les particules de fluide froides descendent.

Ici, l’eau chaude colorée a tendance à monter dans le verre d’eau froide.

Voir également l’expérience sur la fonte du glaçon coloré.

Bien sûr, au cours de l’expérience, se produit également un phénomène de diffusion de l’eau colorée dans l’eau non colorée (voir expérience diffusion de l’encre dans un verre d’eau).

Pour en savoir plus

La convection est des trois processus physiques qui permettent le transport d’une énergie microscopique particulière que l’on appelle la chaleur. Parmi ces processus physiques, on compte également la conduction thermique et le rayonnement. Lorsque tu plonges une cuillère en métal dans de l’eau très chaude, la cuillère se réchauffe par conduction thermique (la chaleur se propage de proche en proche). Lorsque tu laisses ta main exposée au soleil, cette dernière se réchauffe grâce à la chaleur véhiculée par le rayonnement solaire.

La convection est un phénomène physique que l’on rencontre très souvent dans de nombreux sytèmes :

– dans une casserole posée sur le feu : les particules d’eau chaude au fond de lacasserole ont tendance à remonter vers la surface

– dans un appartment chauffé par le sol, l’air chauffé au niveau du sol monte vers le plafond et ce phénomène de convection assure un transfert de chaleur dans une pièce du bas vers le haut.

– des phénomènes de convection sont souvent présents dans l’atmosphère terrestre et sont parfois à l’origne de la formation des nuages..

– dans l’océan, de nombreux courants marins ont pour moteur la convection..

– dans le manteau terrestre et le noyau terrestre ….

 

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