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Version actuelle datée du 15 octobre 2019 à 15:41
Le vent étant de l'air qui se déplace, par cette expérience je vais essayer de montrer l'origine de ses déplacements.
Difficulté
Facile
Durée
5 minute(s)
Disciplines scientifiques
Mécanique
Sommaire
- 1 Étape 1 - La manipulation (en vidéo)
- 2 Comment ça marche ?
- 2.1 Observations : que voit-on ?
- 2.2 Explications
- 2.3 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.
- 2.4 Plus d'explications
- 2.5 Applications : dans la vie de tous les jours
- 3 Éléments pédagogiques
- 4 Commentaires
- Matériel et outils
Glaçon 
Les propriétés physiques de l'eau font qu'elle est l'une des seules matières qui se dilate en gelant. Ainsi, le volume occupé par un glaçon est plus grand que le volume de la même quantité d'eau à l'état liquide.
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.
Verre 
Un verre est un récipient utilisé pour boire de forme tubulaire, dont les parois sont solidaires et hermétiques. Il est destiné à recevoir des liquides. Il est constitué d'une paraison (corps ou contenant du verre), d'une jambe et d'un pied. Le terme désigne aussi, par métonymie, le contenu de ce récipient : on dit qu'on "boit un verre d'eau".
Étape 1 - La manipulation (en vidéo)
Pour réaliser l'expérience on remplit les deux verres: l'un en glaçons et l'autre en eau bouillante.
-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.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
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.
Explications
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.
Plus d'explications
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
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
Sa masse volumique à 50° est 28 / 26,5 = 1,056 kg / m3 ou 1,056 g/L
La densité (masse volumique) de la molécule d'azote passe de 1,25 g/L à 0° à 1,056 g/L à 50°
Applications : dans la vie de tous les jours
Ce phénomène fait parti des causes du déplacement des vents.
Éléments pédagogiques
Pistes pour animer l'expérience
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.
Dernière modification 15/10/2019 par user:Pierreb.
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