Différences entre les pages « Group:Mers et Océans : les effets du CO2 » et « Bouchon sauteur »

 
 
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|group-logo=Group-Mers_et_Oc_ans_-_les_effets_du_CO2_Fonds_marin.jpg
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|Main_Picture=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_111220-min.jpg
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|Licences=Attribution (CC-BY)
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|group-description=Nous parlons beaucoup des effets de l'activité humaine sur les mers et les océans. T'es-tu déjà demandé ce qui tuait les coraux ? Comment nos émissions de CO2 impactaient la vie sous-marine ? Le CO2 est un gaz, quel rapport avec les océans ? Découvre les mécanismes à l’œuvre avec une expérience simple !
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|Description=Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !
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|Disciplines scientifiques=Matter Sciences, Physics
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Matériel nécessaire : du choux rouge, un couteau, un saladier, une passoire, plusieurs pots en verre ou en plastique transparent, des petites cuillères, du bicarbonate, du vinaigre blanc, une boisson gazeuse, de la lessive en poudre, du citron, une bouteille vide, un ballon de baudruche, un entonnoir, un œuf, un bocal en verre
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|Difficulty=Easy
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|Duration=15
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IMPORTANT : LIRE L'ONGLET PEDAGOGIE AVANT L'ONGLET EXPERIENCES !
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|Duration-type=minute(s)
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|GroupAge=De 6 à 99 ans
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|Tags=air, chaud, bouteille, bouchon
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|GroupDuration=2 heures
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|GroupNumber=12 max
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{{Introduction
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|Introduction=À l'aide d'une bouteille, tente de faire sauter un bouchon.
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{{TutoVideo
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{{Materials
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}}
 
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{{Group Tabs
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{{Tuto Step
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|group-long-description=Avant de commencer et si tu le souhaites, tu peux te munir de ton "cahier d'expérience" pour raconter tes découvertes et dessiner les expériences.  
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|Step_Title=Réunir le matériel
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|Step_Content=Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.
  
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- Une bouteille en verre (ou cannette en verre)
  
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Nous t’invitons à prendre en photo le résultat de ton expérience (celle de ton choix) et à demander à un adulte de la poster sur les réseaux sociaux avec le '''#sciencesenpyjama''', en décrivant le résultat de l’expérience.
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- Un bouchon en plastique (ou une pièce de monnaie, une balle de golf, amuse-toi à trouver d'autres objets à faire sauter !)
  
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- Un peu d'eau
  
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===Activité 1 : Qu'est-ce que le CO<sub>2</sub> ?===
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Facultatif :
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Faisons une petite expérience :  
 
  
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- Récipient pouvant contenir le bas de la bouteille
  
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Dans un verre, mets une cuillère de bicarbonate, et ajoute ensuite du vinaigre blanc (recouvre le bica mais n'en mets pas trop !)
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- Bouilloire ou de l'eau chaude du robinet
  
  
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Qu'observes-tu ? Ça mousse, la réaction produit du gaz.
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et "pour aller plus loin" :- Du liquide vaisselle pour le goulot de la bouteille
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|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_111220-min.jpg
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}}
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{{Tuto Step
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|Step_Title=Préparer l'expérience
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|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.
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|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_112927-min.jpg
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|Step_Picture_01=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_124438-min.jpg
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}}
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{{Tuto Step
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|Step_Title=Réaliser la manipulation
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|Step_Content=Place tes mains autour de la bouteille. Que se passe-t-il au niveau du goulot ?
  
  
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Capture ce gaz grâce à l'expérience du [https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Gonfler_un_ballon_sans_souffler ballon qui gonfle sans souffler] !
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Si après 5 minutes il ne se passe rien :
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Ferme bien ce ballon et garde-le, il te servira dans l'activité 2.
 
  
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- Verse un peu d'eau chaude dans un recipient
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===Activité 2 : Teste l'acidité du CO<sub>2</sub>===
 
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Réalise l'expérience du [[liquide qui change de couleur]] !
 
  
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- Pose la bouteille à température ambiante dans le récipient et observe à nouveau !
  
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Teste l'acidité de ce que tu as chez toi (lessive, jus de citron, vinaigre, ... !) et note sur ton carnet : ce qui est acide devient plutôt de quelle couleur ? Et ce qui est basique ?
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{{Warning|Installe-toi dans un endroit dégagé et fais attention en versant l'eau bouillante.}}<br />
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|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_144205-min_7_.jpg
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}}
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{{Tuto Step
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|Step_Title=Pour aller plus loin
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|Step_Content=Si tes mains ne sont pas assez chaudes, cela marche aussi en plongeant la bouteille dans de l'eau chaude.
  
  
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Puis prends un échantillon de jus de chou rouge, et avec une paille, souffle dans le liquide (pendant environ 1 minute). Ne t'essouffle pas, tu peux t'y reprendre à plusieurs reprises, fais attention à l'hyperventilation  ;) !
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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.
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|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_pièce_et_eau_chaude.gif
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}}
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{{Notes
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|Observations=Au bout de quelques secondes, le bouchon en plastique se soulève.
  
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Le phénomène est assez bref, il faut être bien attentif.
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|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.
  
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De quelle couleur est devenu ton échantillon ? Quel gaz penses-tu avoir produit quand tu as soufflé ? Le ranges-tu plutôt du côté acide ou basique ?
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Cette expérience prend beaucoup plus de temps si tu as les mains froides.
  
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Plus la bouteille est petite, plus la réaction est rapide.
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|Explanations=L'air présent dans la bouteille est réchauffé lorsque tu tiens la bouteille avec tes mains.
  
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Tu peux également prendre le ballon gonflé au CO<sub>2</sub> de l'activité 1 et le dégonfler dans le jus de chou rouge, la couleur devrait apparaître plus nette, en fonction de la quantité de gaz que tu as accumulé durant l'expérience précédente !
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L'air chaud prend plus de place que l'air froid, on dit qu'il se dilate.  
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===Activité 3 : L'effet de l'acidité sur les organismes vivants===
 
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Pour cette expérience, tu peux prendre la coquille d'un œuf, de la craie, ou directement un coquillage. Essaie l'expérience de [https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Ramollir_un_oeuf Ramollir un oeuf]
 
  
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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.
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|Deepen=L'air est un gaz constitué de molécules qui n'ont pas de liens entre elles et flottent librement dans l'espace.
  
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Mets ton objet dans un récipient étroit et noie-le de vinaigre blanc.
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La thermodynamique est une discipline de la physique qui cherche notamment à caractériser les gaz par plusieurs grandeurs telles que :
  
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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.
  
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Il te faudra peut-être attendre un moment avant de voir les effets : pourquoi ne pas le laisser toute une nuit ?!
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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.
  
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Qu'observes-tu ?
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La "quantité de matière" n : c'est une grandeur proportionnelle au nombre de molécules du gaz exprimé en moles.
  
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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.
  
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Ton objet s'est dissout dans le vinaigre, ou ramolli.
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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 :
  
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{{Pin|1=PV = nRT (avec R une constante)}}
  
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Pour les espèces marines, c'est pareil : une augmentation de l'acidité des océans peut avoir cet effet à long terme sur les crustacés, les coraux, les planctons et bien d'autres espèces !
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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.
  
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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.  
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===Usage dans la vie quotidienne===
 
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Connais-tu un produit ménager très efficace pour contre le calcaire ? … Le vinaigre ! Ce produit, très utilisé pour faire le ménage dans la salle de bain ou encore nettoyer la bouilloire, est acide (son pH peut être de 2,15). Attention cependant car le vinaigre ne dégraisse pas (ce n’est pas un tensio-actif, pour en savoir plus tu peux aller voir le parcours <u>[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Group:Une_histoire_de_savon Une histoire de Savon]</u>). En revanche il désinfecte, enlève les traces de calcaire et peut être utilisé comme assouplissant du linge.  ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Vinaigre <u>source</u>])
 
  
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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.
  
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Qu’est-ce que le calcaire ? Le calcaire est une sorte de roche, constituée en partie de calcium et de magnésium. Elle a souvent une couleur blanche. D’ailleurs, la craie est une sorte de calcaire. On en trouve dans l’eau potable et c’est pour cela que l’on peut trouver des dépôts de calcaire dans notre bouilloire ou notre douche ! Les produits acides attaquent le calcaire et peuvent le dissoudre. ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Calcaire <u>source wikipédia</u>])
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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...
  
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... Jusqu'à ce que la température T augmente encore et qu'un nouveau cycle de soulèvement du bouchon arrive !
  
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''Sur la plage abandonnée, coquillages et crustacés''… Voici une célèbre chanson que tu peux écouter : [https://www.youtube.com/watch?v=Nat8ize4fWo <u>La madrague de Brigitte Bardot</u>]
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Plus d'informations sur la page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] de Wikipédia.<br />
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|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.
  
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Et pour les plus jeunes, [https://www.youtube.com/watch?v=uw2PzJbVOHo <u>la version reprise par Angèle</u>]
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- 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.
  
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- 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.
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|Related='''Expériences sur Wikidébrouillard'''
  
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Les coquillages sont des mollusques marins dont le corps est enveloppé dans une coquille. On peut les trouver sur la plage, à marée basse. La coquille est en fait un squelette extérieur et est composé de calcium. Elle est donc sensible à l’acidité. ([https://fr.wikipedia.org/wiki/Coquille_(mollusque)#Constitution <u>source</u>])
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[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Ballon_dans_une_bouteille Ballon dans une bouteille]
  
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[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/R%C3%A9tractation_de_l%27air Rétractation de l'air]
  
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Et le corail ? C'est un animal appelé polype, qui dans le cas des coraux "durs", va construire un squelette calcaire (carbonate de calcium) en utilisant notamment le CO<sub>2</sub> dissout dans l'eau de mer. Ils vivent dans les eaux chaudes et constituent un habitat pour de nombreuses autres espèces sous-marines. Certaines espèces vivent en symbiose (= association étroite gagnant-gagnant) avec une algue microscopique, et cela va leur apporter les nutriments nécessaires pour vivre grâce à la photosynthèse.  (<u>[http://edu.mnhn.fr/mod/page/view.php?id=9334 Source] MNHN</u>)
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[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Chandelle_fait_monter_l%27eau Chandelle fait monter l'eau]
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<br />{{#annotatedImageLight:Fichier:Coupe corail.png|0=500px|hash=|jsondata=|mediaClass=Image|type=frameless|align=center|src=https://www.wikidebrouillard.org/images/4/48/Coupe_corail.png|href=./Fichier:Coupe corail.png|resource=./Fichier:Coupe corail.png|caption=Coupe corail|size=500px}}<br />Image : coupe d'un corail,  [[commons:File:Joonis4.png|license]]
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|Objectives=*Observer un phénomène physique
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*Mettre en évidence la présence de l'air dans la bouteille
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*Comprendre le phénomène de dilatation de l'air
  
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Niveau scolaire (Classes où la notion est étudiée) : Seconde
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|Animation=Cette expérience s'anime très bien sous forme de défi : "Arriveras-tu à faire sauter ce bouchon ?"
  
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Les coquilles des mollusques et les coraux, composés de calcaire, sont donc sensibles à l’acidité. L’acidification des océans a donc un impact sur ces espèces car ce phénomène fragilise leur squelette. On a par exemple constaté un ralentissement de la croissance des huîtres ou des moules, ce qui affecte aussi les élevages. Dans certaines régions du globe, l'eau de mer est devenue corrosive pour de petits organismes calcifiés du plancton, comme les ptéropodes, qui représentent la base des chaînes alimentaires. L'acidification des océans a entraîné une diminution du pH de l'eau de mer, qui est en moyenne 30 % plus acide (ou moins basique) aujourd'hui que dans les années 1800.  
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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]
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|Notes=La page Air sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Air Wikipedia]
  
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La page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] sur wikipédia.
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Pour en savoir plus, tu peux visionner [https://www.youtube.com/watch?v=1XXdyWK7Z-s <u>la vidéo de L’Esprit Sorcier sur les mers et les océans</u>] (34 minutes).
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{{Tuto Status
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|Complete=Published
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La biodiversité marine est gigantesque, tu peux explorer les fonds marins en visionnant les images de l’exposition [https://www.jardindesplantesdeparis.fr/fr/programme/galeries-jardins-zoo-bibliotheques/ocean-plongee-insolite-3681 ''<u>Océan, une plongée insolite</u>''] présentée au Muséum National d’Histoire Naturelle en 2019.
 
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'''Dessine l'animal ou l'élément marin que tu as préféré dans tout ce que tu as vu ou lu dans ce parcours !''' Tu peux le mettre dans ton "cahier d'expérience" et si tu le veux bien, le partager avec l'aide de tes parents sur les réseaux sociaux avec le '''#sciencesenpyjama'''. <br />
 
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===Histoire des sciences===
 
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L’Homme s’intéresse aux mers et océans depuis déjà des millénaires, mais seulement comme un moyen de communication ou d’exploitation de ses ressources, que ce soit pour le commerce, l’exploration de la planète ou se nourrir. Pythéas le Marseillais est le premier scientifique connu à “naviguer sur les flots”. Il embarque à ''Massalia'' (ville actuelle de Marseille) quatre siècles avant notre ère, entre dans l’Atlantique et décrit les côtes de l’Europe avec des données chiffrées. Il découvre le phénomènes des marées et est le premier à établir un lien avec les cycles lunaires et solaires. La seconde moitié du 18e siècle est la période la plus connue et la plus prolifique en explorations maritimes fréquemment accompagnées de scientifiques. Cependant, ces scientifiques sont des géographes, des astronomes ou des biologistes qui s’intéressent essentiellement aux espèces terrestres. 
 
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Ce n’est qu’à partir de la moitié du 19e siècle que les mers et océans deviennent un sujet d’études à part entière et donc une science : l’océanographie. Cette science commence à se développer entre le 19e siècle et la deuxième guerre mondiale (1939-1945), de véritables laboratoires prennent place sur des navires consacrés à l'exploration et l'étude des fonds marins, des masses d'eau qui les surmontent et des organismes qui peuplent l'océan*.
 
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<nowiki>*</nowiki>Si tu veux en savoir plus tu peux lire la [http://www.sb-roscoff.fr/sites/www.sb-roscoff.fr/files/documents/station-biologique-roscoff-breve-histoire-illustree-de-l-oceanographie-3078.pdf ''<u>Brève histoire illustrée de l’océanographie</u>''] d’André Toulmond, professeur émérite de l’Université Pierre et Marie Curie et ancien directeur de la Station Biologique de Roscoff.
 
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Aujourd’hui, l’océanographie est une science interdisciplinaire regroupant la biologie, la géologie, la météorologie et la physique. Les océanographes étudient notamment la biodiversité marine et la climatologie. Depuis le début de l’ère industrielle au 19e siècle, ces scientifiques constatent un impact humain très fort sur les fonds marins et estiment que d’ici 2100, avec la poursuite des activités humaines produisant du CO<sub>2</sub> en grande quantité, le pH de l’eau de mer diminuerait de 0,3 unité, selon un rapport du GIEC* en 2019, soit plus d’un doublement de son acidité par rapport à 1850.
 
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<nowiki>*</nowiki>GIEC : Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'évolution du Climat, [https://report.ipcc.ch/srocc/pdf/SROCC_SPM_Approved.pdf <u>source</u>] : B2.3.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
 
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Nous faisons tous les jours l'Histoire, et le confinement que nous vivons restera dans les annales ! Depuis le début de cette période, certains organismes (association, ONG et cabinet de conseil) ont constaté une forte baisse des rejets de CO<sub>2</sub> dans l'air grâce au grand ralentissement des trafics routier et aérien, et de l'indrustrie :                                                                                                 
 
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*[https://www.airparif.asso.fr/actualite/detail/id/280 AirParif] constate une amélioration de la qualité de l'air de 20 à 30% dans la région parisienne
 
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*L'ONG [https://www.carbonbrief.org/analysis-coronavirus-set-to-cause-largest-ever-annual-fall-in-co2-emissions Carbon Brief] estime une baisse de 4% d'émissions du CO<sub>2</sub> au niveau mondial pour cette année.
 
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Quelques articles d'informations sur [https://www.lemonde.fr/planete/article/2020/03/25/baisse-de-la-pollution-et-des-emissions-de-co2-en-ile-de-france-depuis-le-debut-confinement_6034337_3244.html Le Monde] et [https://www.franceinter.fr/environnement/le-confinement-fait-drastiquement-baisser-les-emissions-de-co2-dans-le-monde-mais-ca-ne-va-pas-durer France Inter].
 
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Ce n'est pas complètement gagné, mais une baisse si drastique en peu de temps c'est plutôt réjouissant : allez, tou.te.s à nos vélos ! :)
 
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===Lien avec d’autres parcours===
 
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Si tu veux réaliser un autre parcours sur les gaz, tu peux réalisé [https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Group:Bica-vinaigre,_une_histoire_de_gaz Bica-vinaigre, une histoire de gaz]
 
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|GroupObjectif=Comprendre ce qu'est le CO<sub>2</sub> et qu'il est acide. En se diluant dans les océans, il acidifie ceux-ci. Comprendre que les espèces sous-marines sont très sensibles à cette acidité : l'exemple le plus flagrant sont les coraux ! Mais également les planctons, qui sont presque invisibles, et pourtant un maillon essentiel de la chaîne alimentaire sous-marine !
 
 
}}
 
}}
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{{Separator}}

Version du 24 avril 2020 à 12:20

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

Facultatif :

- Récipient pouvant contenir le bas de la bouteille

- Bouilloire ou de l'eau chaude du robinet


et "pour aller plus loin" :- 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. Que se passe-t-il au niveau du goulot ?


Si après 5 minutes il ne se passe rien :

- Verse un peu d'eau chaude dans un recipient

- Pose la bouteille à température ambiante dans le récipient et observe à nouveau !

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

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.

Plus la bouteille est petite, plus la réaction est rapide.

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.

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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.

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