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Version du 1 juin 2020 à 12:05
Cette expérience amusante met en évidence la tension superficielle de l'eau.
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Mécanique
Introduction
Du poivre qui flotte et s'enfuit devant le liquide vaisselle ?
Youtube
- Matériel et outils
Poivre
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Poivre noir moulu
Pique à brochette 
Une brochette, en cuisine, désigne une fine tige en métal ou en bois sur laquelle sont enfilés des morceaux de nourriture et destinés à être cuits à la broche, c’est-à-dire au-dessus des braises du feu ou au barbecue.
Eau 
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.
Liquide vaisselle 
Une solution détergente qui sert à laver la vaisselle.
Assiette 
Une assiette est une pièce de vaisselle qui permet de contenir et de servir des mets. Elle peut être en verre, en céramique (faïence, porcelaine, grès), en bois, en mélamine ou en métal. Elle est composée d'un fond plat, appelé ombilic, et de bords inclinés (talus ou descente) généralement bordés par un marli, couronne horizontale ou oblique à contours variés et profil droit ou galbé.
Lors de pique-niques on utilise des assiettes jetables en mousse de polystyrène, en carton ou en matière plastique.
Par métonymie, l'assiette peut désigner son contenu (exemple : une assiette de bouillon).Étape 1 - Réunir le matériel
- une assiette ou un récipient avec de l'eau
- du poivre moulu
- un pique à brochette
- du liquide vaisselle ou du savon liquide
Étape 2 - Préparer l'expérience
Dépose du poivre uniformément à la surface de l'eau et trempe le pique à brochette dans le liquide vaisselle
Étape 3 - Réaliser la manipulation
Dépose le bout du pique à brochette avec du produit vaisselle au milieu de l'assiette.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Dès que l'on dépose le produit vaisselle à la surface de l'eau avec le pic à brochette, le poivre se disperse et s'éloigne du pic.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- L'eau n'est pas propre (résidus d'aliments, de produit vaisselle ou autre)
- L'eau a été mélangée une fois le poivre ajouté
Explications
Si l'on regarde l'eau au microscope, on observe que l'eau est constitué de pleins de petites particules d'eau, appelées molécules d'eau.
Au contact de l'air, les molécules d'eau se resserrent entre elles et forment une membrane, comme une couche protectrice. La force qui permet la formation de cette membrane s'appelle la tension superficielle. C'est grâce à la tension superficielle que le poivre flotte sur l'eau.
Le liquide vaisselle est une substance qui va diminuer la tension superficielle de l'eau. Le poivre va essayer de se déplacer vers un endroit où la tension superficielle est plus forte, c'est pourquoi il s'éloigne de l'endroit où la goutte de liquide vaisselle est tombé.
Plus d'explications
Explication de la tension superficielle
Chaque molécule d'eau est attirée par ses voisines. Les molécules sont reliées entre elles par des liaisons électriques et magnétiques, c'est ce qu'on appelle la cohésion. La cohésion est facilement observable dans un verre d'eau : l'eau est "entière", les molécules ne se baladent pas toutes seules, elles sont toutes ensembles collées les unes aux autres.
Que se passe-t-il à la surface de l'eau ? Les molécules d'eau qui sont à la surface ont moins de voisines: elles ont des molécules d'eau uniquement en dessous. Elles vont donc se lier à moins de molécules d'eau, mais les liaisons seront beaucoup fortes. Cette force de liaison se matérialise par une membrane où la tension est plus forte, c'est ce qu'on appelle la tension superficielle.
Pourquoi le poivre fuit avec le produit vaisselle?
En touchant la surface de l'eau avec du détergent à vaisselle, on affaiblit la tension superficielle, cet effet se propage et le poivre se disperse, car la tension superficielle sur le bord du plat est supérieure à celle que l'on retrouve au centre; le poivre est donc attiré vers le bord du plat. Le liquide vaisselle est un agent tensioactif, c'est à dire qu'il modifie la tension superficielle entre deux surfaces (dans ce cas-ci en l'abaissant). Un agent tensioactif est amphiphile,il est constitué de deux parties de polarité différente: l’une lipophile (qui peut se lier aux matières grasses) et l’autre hydrophile (qui peut se lier à l’eau).
Applications : dans la vie de tous les jours
- Utilisation du liquide vaisselle pour enlever la graisse Comme vu précédemment le liquide vaisselle est un agent tensio-actif. Il accroche la graisse, et l'élimine avec l'eau.
- Le gerris marche sur l'eau grâce à la tension superficielle (voir expérience 'Trombone qui flotte' ci-dessous
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Aborder le phénomène de tension superficielle
Comprendre comment fonctionne le produit vaisselle
Pistes pour animer l'expérience
Il est possible de tourner l'animation sous forme de défi, en mettant une pièce au milieu de l'assiette, sous l'eau. Les participants vont devoir récupérer le trésor sans se faire mordre par les piranhas (représentés par le poivre).
Sources et ressources
Le liquide vaisselle est comme le savon un détergent aux propriétés tensioactives (Wikipédia)
La tension superficielle (vidéo C'est pas sorcier)
Dernière modification 11/12/2023 par user:Roxane Delafosse.
Published