Nuage en Bouteille

Auteur avatarPierre TOUTAN | Dernière modification 20/08/2020 par Nathanaël Latour

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Introduction

Comment les nuages se forment-ils dans le ciel ?

A partir d'une expérience simple vous allez pouvoir comprendre ce qu'il se passe !

Étape 1 - Préparer la bouteille

Verse de l’eau dans la bouteille, secoue la bouteille et vide l’eau, ceci afin d’avoir des gouttelettes sur les parois.

Referme rapidement la bouteille.




Étape 2 - Pression - Décompression

Comprime le plus possible la bouteille.

Cette étape est très bruyante. Si tu es sensible des oreilles, tu peux te munir d'un casque ou de bouchon d'oreille.

Relâche la bouteille. Que vois-tu sur les parois ?

On peut taper la bouteille sur une table, donner des coups de pied dessus... ça détend !




Étape 3 - Le nuage sort

Ouvre la bouteille et appuie doucement dessus.

Qu'est ce qui sort de la bouteille ?

Sur un fond noir, avec de la lumière, c'est encore plus visible !




Étape 4 - Pour aller plus loin

CETTE ÉTAPE EST À RÉALISER OBLIGATOIREMENT AVEC UN ADULTE. La manipulation du feu est dangereuse et peut entraîner des blessures graves voir même la mort.

Comme lors des étapes précédente, ouvre la bouteille et verse de l’eau dans la bouteille, secoue la bouteille et vide l’eau.

Craque ensuite une allumette, éteins-la et jette-la immédiatement dans la bouteille, puis ferme rapidement la bouteille.

Comprime le plus possible la bouteille et relâche-la pour observer les parois.

Enfin, ouvre la bouteille et appuie doucement sur celle-ci.

Qu'observes-tu ?


Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Un nuage se forme à la sortie de la bouteille.

En ajoutant l'allumette, on constate que le nuage obtenu est plus gros.

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

Selon les conditions météo (humidité et température) le nuage est plus ou moins visible.

Explications

Quand on presse la bouteille, l'air qu'elle contient est comprimé. Cela le réchauffe un peu et une partie de l'eau liquide restée dans la bouteille se transforme alors en gaz invisible : de la vapeur d'eau. Quand on relâche la bouteille, on la décompresse ainsi que l'air et la vapeur d'eau qu'il contient. Cela le refroidit. L'eau liquide qui s'était transformée en vapeur redevient liquide en formant des gouttelettes en suspension dans l'air. Ce sont ces gouttelettes qui constituent le nuage qui sort par le goulot de la bouteille quand on la presse à nouveau, bouchon ouvert.


Lorsque l'on craque une allumette avant de comprimer la bouteille, ce sont les micro-particules que la combustion de l'allumette laisse dans l'air qui permettent aux gouttes de s'accrocher et de former un nuage. C'est pourquoi le nuage est plus gros lors du second essai.


Plus d'explications

Le passage de l’eau de l’état gazeux (vapeur d’eau) à l’état liquide (gouttelettes d’eau) est appelé condensation. Ici la condensation est provoquée par le refroidissement de la vapeur d’eau, qui lui-même est provoqué par une diminution de pression (quand on relâche la bouteille).


La condensation ne peut se produire que si les particules d’eau peuvent tourner autour d’un support, qu’on appelle « noyau de condensation ». L’air atmosphérique contient toujours des particules en suspension, ce sont elles qui jouent le rôle de noyaux de condensation dans cette expérience.


Lorsqu’on place une allumette que l’on vient d’éteindre dans la bouteille, cela ajoute un grand nombre de particules dans l’air et offre un plus grand nombre de noyaux de condensation pour la formation de gouttelettes, d’où la création d’un plus gros nuage.

Applications : dans la vie de tous les jours

Quand une masse d'air monte en altitude, elle rencontre une pression atmosphérique de plus en plus réduite car il y a de moins en moins d'air au-dessus d'elle. Elle se détend, se « décompresse », et se refroidit par la même occasion. Si cette masse d'air était humide au début de son ascension, en se refroidissant elle va rejeter une partie de sa vapeur d'eau qui va se rassembler en... nuage ! C'est ainsi que se forment la plupart des nuages de pluie.


Lorsque la vapeur d'eau se mélange avec des particules, comme celles de la fumée de l'allumette, cela crée un plus gros nuage avec des particules en suspension.

Ces particules, en grandes quatités dans l'atmosphère peuvent être nocives pour notre santé et notamment causer des problèmes respiratoires (crises d'asthme, pneumopathies, ...).

Imaginez un nuage rempli de pollution au dessus de nos têtes...

Avez-vous déjà vu ce type de nuages au dessus des grandes villes, notamment aux périodes de l'année où il fait chaud ?

Cette pollution atmosphérique est aussi responsable de la création des pluies acides pouvant endommager notre environnement.

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Expériences sur Wikidébrouillard

Balade thématique sur la météo

Autres expériences

Sur le site meteo.education.fr autres expériences sur les nuages qui mettent en évidence le rôle de la variation de pression atmosphérique dans la formation des nuages

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

  • Observer les changements d’état de l’eau
  • Comprendre l’effet de la pression, de l’humidité et de la température dans les changements d’état de l’eau
  • Comprendre les mécanismes de la condensation et son rôle dans la formation des nuages
  • Comprendre l'effet de la pollution dans le processus de condensation de l'eau

Pistes pour animer l'expérience

L'animation peut débuter par un recueil d'idées : comment se forment les nuages ? Peut-on fabriquer un nuage ? Comment ? Suivi d'un défi : créer un nuage avec le matériel mis à disposition.

L'animateur peut aussi réaliser la manipulation devant le groupe et lui proposer d'analyser ce qu'on observe et de reproduire l'expérience en l'interprétant.

Sources et ressources

Les nuages sur Wikipédia

Comment les nuages se forment-ils ?

Dernière modification 20/08/2020 par user:Nathanaël Latour.

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