La montée des eaux

Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser. Elle nécessite la présence d’un adulte pour la manipulation de la bougie (ou éventuellement d’eau très chaude).

Matériel

  • une bougie chauffe-plat
  • un grand verre
  • un petit verre (ou support) pouvant rentrer dans le grand verre
  • un plat assez large et peu profond, type plat à tarte
Matériel nécessaire

Expérience

Remplis avec de l’eau colorée la plat à tarte sur quelques millimètres. Retourne au milieu du plat le petit verre puis pose la bougie dessus. Allume la bougie. Puis retourne très rapidement le grand verre sur la bougie.

Réalisation de l’expérience

Observations

Expérience

Tu peux observer que lorsque tu reposes le verre sur la bougie, cette dernière s’éteint très vite. Puis quasiment en même temps de l’eau monte dans le grand verre.

Vidéo de l’expérience

Que se passe-t-il ?

logo-physique-ludiqueTu as constaté que l’eau est montée dans le verre où la bougie était allumée. Ceci indique que de l’eau liquide a remplacé des molécules de gaz à l’intérieur du verre. Il y a eu une diminution de la pression à l’intérieur du verre !

En effet lorsqu’une bougie se consume, il y a une combustion de cire avec consommation de dioxygène et production également du dioxyde de carbone (gaz carbonique). La combustion consomme davantage de dioxygène qu’elle ne produit de dioxyde de carbone et il y a globalement moins de molécules de gaz dans l’air du verre retourné : la pression dans le verre diminue. Ceci a pour effet d”aspirer” l’eau contenue initialement dans le fond du plat à tarte dans le verre.

Cette expérience illustre également une loi de la statique des fluides connue par les physiciens : la loi barométrique que les pratiquants de plongée sous-marine connaissent très bien. Dans un liquide donné au repos, la pression augmente lorsque l’altitude diminue ou diminue lorsque l’altitude augmente (voir également l’expérience de la fontaine à eau). Ici, à la fin de l’expérience, la pression à l’intérieur du verre est plus faible que la pression atmosphérique.

Pour aller plus loin

Repère dans un premier temps, à l’aide d’un papier adhésif, le niveau de l’eau qui est monté dans le verre à la fin de l’expérience quand tout est à l’équilibre.

Repérer à l’aide d’un papier adhésif le niveau à la fin de l’expérience
Aspect du verre après avoir mis un torchon chaud autour du verre.

Prend un torchon en coton et plonge le dans de l’eau très chaude (tu peux utiliser un saladier pour cela). Puis entoure le grand verre avec le torchon. Prends garde à ne pas te brûler. Attends l’équilibre thermique puis observe le niveau de l’eau par rapport au niveau initial. On constate que le niveau de l’eau a baissé, ce qui signifie que la pression de l’air contenue à l’intérieur du verre a augmenté sous l’effet d’une augmentation de température.

Aspect du verre après l’avoir entouré d’un torchon très froid.

Prends le torchon en coton et plonge le maintenant de l’eau très froide (tu peux utiliser un saladier rempli d’eau glacée pour cela). Puis entoure le grand verre avec le torchon. Attends l’équilibre thermique puis observe le niveau de l’eau par rapport au niveau initial. Le niveau d’eau a monté, ce qui signifie que la pression de l’air contenue dans le verre a baissé sous l’effet d’une diminution de la température.

Ces deux expériences avec le torchon nous permettent de comprendre le principe d’un thermomètre à gaz. En relevant le niveau de la surface libre de l’eau dans le verre, on a accès directement à la température de l’air contenu dans le verre.

5 1 vote
Article Rating
S’abonner
Notifier de
guest
0 Commentaires
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x