Différences entre les pages « Déplacements de l'air » et « Bouchon sauteur »

(update property name)
 
 
Ligne 1 : Ligne 1 :
 
{{Tuto Details
 
{{Tuto Details
 +
|Main_Picture=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_111220-min.jpg
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
−
|Description=Le vent étant de l'air qui se déplace, par cette expérience je vais essayer de montrer l'origine de ses déplacements.
+
|Description=Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !
−
|Disciplines scientifiques=Mechanics
+
|Disciplines scientifiques=Matter Sciences, Physics
 
|Difficulty=Easy
 
|Difficulty=Easy
−
|Duration=5
+
|Duration=15
 
|Duration-type=minute(s)
 
|Duration-type=minute(s)
 +
|Tags=air, chaud, bouteille, bouchon
 +
}}
 +
{{Introduction
 +
|Introduction=À l'aide d'une bouteille, tente de faire sauter un bouchon.
 +
}}
 +
{{TutoVideo
 +
|VideoType=Mp4
 +
|mp4video=Bouchon_sauteur_MP4.mp4
 
}}
 
}}
−
{{Introduction}}
 
 
{{Materials
 
{{Materials
 
|ItemList={{ItemList
 
|ItemList={{ItemList
−
|Item=Glaçon
+
|Item=Bouteille de verre
 +
}}{{ItemList
 +
|Item=Bouchon plastique
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
 
|Item=Eau
 
|Item=Eau
−
}}{{ItemList
 
−
|Item=Verre
 
 
}}
 
}}
 
}}
 
}}
−
{{Separator}}
 
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=La manipulation (en vidéo)
+
|Step_Title=Réunir le matériel
−
|Step_Content=Pour réaliser l'expérience on remplit les deux verres: l'un en glaçons et l'autre en eau bouillante.
+
|Step_Content=Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.
 +
 
 +
- Une bouteille en verre (ou cannette en verre)
 +
 
 +
- Un bouchon en plastique (ou une pièce de monnaie, une balle de golf, amuse-toi à trouver d'autres objets à faire sauter !)
 +
 
 +
- Un peu d'eau
 +
 
 +
 
 +
et "pour aller plus loin" :
 +
 
 +
- Récipient pouvant contenir le bas de la bouteille
 +
 
 +
- Bouilloire ou de l'eau chaude du robinet
 +
 
 +
{{Warning|Installe-toi dans un endroit dégagé et fais attention en versant l'eau bouillante.}}
 +
 
 +
 
 +
- Du liquide vaisselle pour le goulot de la bouteille
 +
|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_111220-min.jpg
 +
}}
 +
{{Tuto Step
 +
|Step_Title=Préparer l'expérience
 +
|Step_Content=Met un peu d'eau sur le dos du bouchon et place le de manière à ce qu'il soit  renversé sur le goulot de la bouteille.
 +
|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_112927-min.jpg
 +
|Step_Picture_01=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_124438-min.jpg
 +
}}
 +
{{Tuto Step
 +
|Step_Title=Réaliser la manipulation
 +
|Step_Content=Place tes mains autour de la bouteille et observe !
 +
|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_144205-min_7_.jpg
 +
}}
 +
{{Tuto Step
 +
|Step_Title=Pour aller plus loin
 +
|Step_Content=Si tes mains ne sont pas assez chaudes, cela marche aussi en plongeant la bouteille dans de l'eau chaude.
  
−
-On lève les deux mains dans l'air puis on les passe lentement l'une au-dessus du verre d'eau chaude et l'autre main au-dessus du verre de glaçons.
 
  
−
-On fait la même chose que précédemment mais cette fois-ci on place les mains en-dessous des verres de glaçons et d'eau chaude.
+
Tu peux aussi essayer avec une bulle de savon liquide sur le goulot de la bouteille. Pour cela, trempe le goulot de la bouteille dans du savon liquide (ou liquide vaisselle) afin de créer une opercule de savon à la sortie de la bouteille. Réchauffe-la avec tes mains et tu observeras que la bulle de savon va gonfler.
 +
|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_pièce_et_eau_chaude.gif
 
}}
 
}}
 
{{Notes
 
{{Notes
−
|Observations=Quand on lève la main dans l'air et qu'on la place  au-dessus du verre d'eau chaude on ressent de la chaleur. Mais si on la place aussi au-dessus du verre de glaçons, on ne ressent pas grand chose. Par contre en plaçant les mains en-dessous des verres, c'est le contraire qui se produit. C'est à dire en-dessous du verre de glaçons on ressent de la fraicheur et rien en-dessous du verre d'eau chaude.
+
|Observations=Au bout de quelques secondes, le bouchon en plastique se soulève.
−
|Explanations==== Le déplacement de l'air est causé par le fait que l'air chaud a tendance à monter et l'air froid a tendance à descendre. L'air chaud monte parce qu'il a une densité plus faible que celle de l'air froid. Pour expliquer la notion de densité, je prends un exemple. Si on prend un bouchon de liège et qu'on le jète dans l'air, il tombe par terre. Par contre ce même bouchon de liège, quand on le plonge dans l'eau, il remonte à la surface de l'eau dès qu'on le laisse. Ceci signifie que le bouchon de liège a une densité supérieure a celle de l'air mais inférieure à celle de l'eau. ===
 
−
|Deepen=L'air est composé de gaz (azote, oxygène, des traces d'autres gaz). Un gaz est constitué de molécules. La masse d'une molécule est constante mais avec la chaleur son volume augmente. Donc le rapport entre la masse et le volume (densité) diminue. Exemple numerique: Une mole d'azote pèse 28 g. Une mole d'azote à 0°C occupe 22,4 litre. Sa masse volumique est 28 / 22,4 = 1,25 kg / m3 ou 1,25 g/L
 
  
−
Loi de Mariotte : PV/T = Cste
+
Le phénomène est assez bref, il faut être bien attentif.
 +
|Avertissement=Si la bouteille en verre est trop chaude, le bouchon peut soit mettre beaucoup de temps avant de sauter, soit ne pas sauter du tout.
  
−
P = Pression atmosphérique (Pa ou bar) V = volume (kg/m3 ou g/L) T = Température (K) La même mole à 50°C (293 K) occupe 22,4 * (273 + 50 ) / 273 = 26, 5 L
+
Cette expérience prend beaucoup plus de temps si tu as les mains froides.
 +
|Explanations=L'air présent dans la bouteille est réchauffé lorsque tu tiens la bouteille avec tes mains.
  
−
Sa masse volumique à 50° est 28 / 26,5 = 1,056 kg / m3 ou 1,056 g/L
+
L'air chaud prend plus de place que l'air froid, on dit qu'il se dilate.
  
−
La densité (masse volumique) de la molécule d'azote passe de '''1,25 g/L''' à 0°  à  '''1,056 g/L''' à 50°
+
Il n'y aura donc plus assez de place pour l'air dans la bouteille, il cherchera alors à sortir de la bouteille ce qui va soulever le bouchon et donner l'impression qu'il saute.
−
|Applications=Ce phénomène fait parti des causes du déplacement des vents.
+
|Deepen=L'air est un gaz constitué de molécules qui n'ont pas de liens entre elles et flottent librement dans l'espace.
−
|Animation=Cette expérience peut se réaliser à la maison. Mais aussi elle peut se réaliser n'importe-où où vous avez le matériel qu'il faut et que la température ambiante ne soit pas trop chaude ou trop froide.
+
 
 +
La thermodynamique est une discipline de la physique qui cherche notamment à caractériser les gaz par plusieurs grandeurs telles que :
 +
 
 +
La "température" T : c'est la mesure de l'agitation de ces molécules : plus elles ont d'énergie, plus elles peuvent flotter librement dans l'espace vite et loin.
 +
 
 +
Le "volume" V : c'est l'espace occupé par le gaz. Il peut être imposé par le volume d'un récipient comme une bouteille par exemple.
 +
 
 +
La "quantité de matière" n : c'est une grandeur proportionnelle au nombre de molécules du gaz exprimé en moles.
 +
 
 +
La "pression" P : c'est une grandeur qui peut être comprise comme proportionnelle à la "quantité de rebonds" des molécules du gaz contre les parois du récipient.
 +
 
 +
La thermodynamique propose qu'il existe une relation de proportionnalité entre, d'un côté, la pression P et le volume d'un gaz V et, de l'autre côté, la température T et la quantité de matière n de ce même gaz :
 +
 
 +
{{Pin|1=PV = nRT (avec R une constante)}}
 +
 
 +
De cette relation on peut déduire que, si j'augmente la température T d'une quantité donnée de gaz (l'air de ma bouteille), je vais augmenter son volume V et/ou sa pression P.
 +
 
 +
La bouteille en verre, contrairement à une bouteille en plastique, n'est pas déformable : je ne peux pas augmenter son volume V. C'est donc la pression de l'air P qui va augmenter dans un premier temps.
 +
 
 +
Cette pression plus importante va finir par être assez forte pour soulever le bouchon en plastique posé par-dessus. Le bouchon se soulève : le volume de l'air peut alors augmenter : comme le volume V augmente, la pression P descend : le bouchon retombe.
 +
 
 +
Une partie de l'air s'est échappée par le bouchon pendant qu'il se soulevait : la quantité de matière d'air dans la bouteille n a diminué. Cette diminution de la quantité de matière n compense la hausse de la température T, permettant au volume V et à la pression P d'être les mêmes qu'au début de l'expérience...
 +
 
 +
... Jusqu'à ce que la température T augmente encore et qu'un nouveau cycle de soulèvement du bouchon arrive !
 +
 
 +
Plus d'informations sur la page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] de Wikipédia.<br />
 +
|Applications=- Lorsque l'on oublie une bouteille d'eau vide dans sa voiture en été, il arrive qu'on la retrouve toute gonflée et déformée comme si on avait ajouté de l'air à l'intérieur ! Pas de vilain lutin farceur derrière ce phénomène. L'augmentation de la température dans la bouteille a entraîné une dilatation de l'air à l'intérieur. Cela a augmenté la pression sur les parois plastiques et molles.
 +
 
 +
- Avez-vous déjà eu du mal à récupérer un verre qui a séché à l'envers ? Si le verre est lavé à l'eau chaude et posé sur une surface plane, en refroidissant l'air va se rétracter. Comme rien ne peut venir combler le vide laissé, le verre fait ventouse.
 +
 
 +
- Dur d'ouvrir un bocal de confiture maison ! Et oui, pour conserver les aliments la technique de la stérilisation consiste à chasser l'air du bocal afin de le fermer avec le moins de molécules possible.
 +
|Related='''Expériences sur Wikidébrouillard'''
 +
 
 +
[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Ballon_dans_une_bouteille Ballon dans une bouteille]
 +
 
 +
[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/R%C3%A9tractation_de_l%27air Rétractation de l'air]
 +
 
 +
[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Chandelle_fait_monter_l%27eau Chandelle fait monter l'eau]
 +
|Objectives=*Observer un phénomène physique
 +
*Mettre en évidence la présence de l'air dans la bouteille
 +
*Comprendre le phénomène de dilatation de l'air
 +
 
 +
Niveau scolaire (Classes où la notion est étudiée) : Seconde
 +
|Animation=Cette expérience s'anime très bien sous forme de défi : "Arriveras-tu à faire sauter ce bouchon ?"
 +
 
 +
Elle peut s'intégrer dans un [https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Group:Dilatation_et_rétraction_de_l'air parcours sur la dilatation et rétractation de l'air]
 +
|Notes=La page Air sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Air Wikipedia]
 +
 
 +
La page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] sur wikipédia.
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Status
 
{{Tuto Status
−
|Complete=Draft
+
|Complete=Published
 
}}
 
}}
 +
{{Separator}}

Version du 24 avril 2020 à 12:11

Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !

Auteur avatarL.mahe | Dernière modification 18/05/2020 par Bolido

Bouchon sauteur IMG 20181218 111220-min.jpg
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière, Physique
Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière, Physique
<languages />
Licence : Attribution (CC-BY)

Introduction

À l'aide d'une bouteille, tente de faire sauter un bouchon.

Video d'introduction

Bouteille de verre
Item-bouteille de verre Bouteille.jpg
Une bouteille, mais en verre quoi.
Bouchon plastique
Item-bouchon plastique image-plastem-blog.png
permet de fermer une bouteille hermétiquement ou de faire beaucoup d’expériences
Eau
Item-Eau t l chargement.jpeg
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.

Étape 1 - Réunir le matériel

Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.

- Une bouteille en verre (ou cannette en verre)

- Un bouchon en plastique (ou une pièce de monnaie, une balle de golf, amuse-toi à trouver d'autres objets à faire sauter !)

- Un peu d'eau


et "pour aller plus loin" :

- Récipient pouvant contenir le bas de la bouteille

- Bouilloire ou de l'eau chaude du robinet

Installe-toi dans un endroit dégagé et fais attention en versant l'eau bouillante.


- Du liquide vaisselle pour le goulot de la bouteille

Bouchon sauteur IMG 20181218 111220-min.jpg




Étape 2 - Préparer l'expérience

Met un peu d'eau sur le dos du bouchon et place le de manière à ce qu'il soit renversé sur le goulot de la bouteille.

Bouchon sauteur IMG 20181218 112927-min.jpg
Bouchon sauteur IMG 20181218 124438-min.jpg



Étape 3 - Réaliser la manipulation

Place tes mains autour de la bouteille et observe !

Bouchon sauteur IMG 20181218 144205-min 7 .jpg




Étape 4 - Pour aller plus loin

Si tes mains ne sont pas assez chaudes, cela marche aussi en plongeant la bouteille dans de l'eau chaude.


Tu peux aussi essayer avec une bulle de savon liquide sur le goulot de la bouteille. Pour cela, trempe le goulot de la bouteille dans du savon liquide (ou liquide vaisselle) afin de créer une opercule de savon à la sortie de la bouteille. Réchauffe-la avec tes mains et tu observeras que la bulle de savon va gonfler.

Bouchon sauteur pièce et eau chaude.gif




Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Au bout de quelques secondes, le bouchon en plastique se soulève.

Le phénomène est assez bref, il faut être bien attentif.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Si la bouteille en verre est trop chaude, le bouchon peut soit mettre beaucoup de temps avant de sauter, soit ne pas sauter du tout.

Cette expérience prend beaucoup plus de temps si tu as les mains froides.

Explications

L'air présent dans la bouteille est réchauffé lorsque tu tiens la bouteille avec tes mains.

L'air chaud prend plus de place que l'air froid, on dit qu'il se dilate.

Il n'y aura donc plus assez de place pour l'air dans la bouteille, il cherchera alors à sortir de la bouteille ce qui va soulever le bouchon et donner l'impression qu'il saute.

Plus d'explications

L'air est un gaz constitué de molécules qui n'ont pas de liens entre elles et flottent librement dans l'espace.

La thermodynamique est une discipline de la physique qui cherche notamment à caractériser les gaz par plusieurs grandeurs telles que :

La "température" T : c'est la mesure de l'agitation de ces molécules : plus elles ont d'énergie, plus elles peuvent flotter librement dans l'espace vite et loin.

Le "volume" V : c'est l'espace occupé par le gaz. Il peut être imposé par le volume d'un récipient comme une bouteille par exemple.

La "quantité de matière" n : c'est une grandeur proportionnelle au nombre de molécules du gaz exprimé en moles.

La "pression" P : c'est une grandeur qui peut être comprise comme proportionnelle à la "quantité de rebonds" des molécules du gaz contre les parois du récipient.

La thermodynamique propose qu'il existe une relation de proportionnalité entre, d'un côté, la pression P et le volume d'un gaz V et, de l'autre côté, la température T et la quantité de matière n de ce même gaz :

PV = nRT (avec R une constante)

De cette relation on peut déduire que, si j'augmente la température T d'une quantité donnée de gaz (l'air de ma bouteille), je vais augmenter son volume V et/ou sa pression P.

La bouteille en verre, contrairement à une bouteille en plastique, n'est pas déformable : je ne peux pas augmenter son volume V. C'est donc la pression de l'air P qui va augmenter dans un premier temps.

Cette pression plus importante va finir par être assez forte pour soulever le bouchon en plastique posé par-dessus. Le bouchon se soulève : le volume de l'air peut alors augmenter : comme le volume V augmente, la pression P descend : le bouchon retombe.

Une partie de l'air s'est échappée par le bouchon pendant qu'il se soulevait : la quantité de matière d'air dans la bouteille n a diminué. Cette diminution de la quantité de matière n compense la hausse de la température T, permettant au volume V et à la pression P d'être les mêmes qu'au début de l'expérience...

... Jusqu'à ce que la température T augmente encore et qu'un nouveau cycle de soulèvement du bouchon arrive !

Plus d'informations sur la page gaz parfait de Wikipédia.

Applications : dans la vie de tous les jours

- Lorsque l'on oublie une bouteille d'eau vide dans sa voiture en été, il arrive qu'on la retrouve toute gonflée et déformée comme si on avait ajouté de l'air à l'intérieur ! Pas de vilain lutin farceur derrière ce phénomène. L'augmentation de la température dans la bouteille a entraîné une dilatation de l'air à l'intérieur. Cela a augmenté la pression sur les parois plastiques et molles.

- Avez-vous déjà eu du mal à récupérer un verre qui a séché à l'envers ? Si le verre est lavé à l'eau chaude et posé sur une surface plane, en refroidissant l'air va se rétracter. Comme rien ne peut venir combler le vide laissé, le verre fait ventouse.

- Dur d'ouvrir un bocal de confiture maison ! Et oui, pour conserver les aliments la technique de la stérilisation consiste à chasser l'air du bocal afin de le fermer avec le moins de molécules possible.

Vous aimerez aussi

Expériences sur Wikidébrouillard

Ballon dans une bouteille

Rétractation de l'air

Chandelle fait monter l'eau

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

  • Observer un phénomène physique
  • Mettre en évidence la présence de l'air dans la bouteille
  • Comprendre le phénomène de dilatation de l'air

Niveau scolaire (Classes où la notion est étudiée) : Seconde

Pistes pour animer l'expérience

Cette expérience s'anime très bien sous forme de défi : "Arriveras-tu à faire sauter ce bouchon ?"

Elle peut s'intégrer dans un parcours sur la dilatation et rétractation de l'air

Sources et ressources

La page Air sur Wikipedia

La page gaz parfait sur wikipédia.

Dernière modification 18/05/2020 par user:Bolido.

Commentaires

Published

Récupérée de « https://www.wikidebrouillard.org/w/index.php?title=Déplacements_de_l%27air&oldid=6809 »
© 2017 - 2024 Dokit, SAS.