Couleur du métal chauffé : Différence entre versions

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Version actuelle datée du 22 mai 2020 à 11:23

Que se passe-t-il quand le métal chauffe ?

Auteur avatarTess | Dernière modification 22/05/2020 par Bolido

Chaleur et couleur 180px-Bougie.jpg
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Astronomie, Science de la matière, Optique, Physique
Que se passe-t-il quand le métal chauffe ?
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Astronomie, Science de la matière, Optique, Physique
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Licence : Attribution (CC-BY)

Video d'introduction

  • Fichiers
Fil de fer
Item-Fil de fer fil de fer.jpg
Le terme fil de fer désigne rigoureusement, un fil métallique réalisé en fer. Par extension et abus de langage, tout fil métallique, fil électrique, etc.
Bougie
Item-Bougie 180px-Bougie.jpg
Une bougie est constituée d’un bloc de stéarine enrobé de paraffine dont le centre est traversé par une mèche, en fil de coton tressé imbibée d'acide borique
Pince coupante
Item-pince coupante IMG 20191205 100225.jpg
Pince coupante
Briquet
Item-Briquet briquet-pour-cigarettes-avec-une-lampe-torche-17814979.jpg
Un briquet est une petite pièce d’acier dont on se servait pour créer par percussion avec un silex une étincelle, et par extension moderne un dispositif pyrotechnique autonome, destiné à produire une flamme ou une étincelle suffisamment puissante pour déclencher l'embrasement d'un combustible. Le carburant utilisé est stocké au sein d'un réservoir, et le comburant est le dioxygène présent dans l'air. Le briquet est souvent destiné à être transportable facilement et dans ce cas sa taille lui permet généralement d'être tenu dans une main.

Étape 1 - Préparer le matériel

Munis-toi de :

  • 2 fils de fers de 20 cm environ
  • 1 bougie
  • 1 pince coupante
  • 1 briquet (ou tout objet permettant d'allumer la bougie)
Attention ! Utilise la pince et le briquet en présence d'un adulte !

Couleur du m tal chauff IMG 20200508 111435.jpg




Étape 2 - Préparer l'expérience

  • Coupe deux fils de fer d'au moins 20 cm afin de ne pas te brûler.
  • Fais une torsade avec les fils de fer.
  • Allume la bougie.
Chaleur et couleur Chaleur et couleur 50340679 241827496710000 7893174885227167744 n.jpg
Chaleur et couleur Chaleur et couleur 50340661 397317357705943 6147794210146746368 n.jpg



Étape 3 - Réaliser l'expérience

  • Expose les fils de fer à la flamme de la bougie. De quelle couleur est la partie au bord de la flamme ?
  • Fais descendre les fils de fer jusqu'à la partie bleue de la flamme. Qu'est ce qui change sur le bout des fils de fer ?
Chaleur et couleur Chaleur et couleur 50537493 384879948983562 7925485829705695232 n.jpg
Chaleur et couleur Chaleur et couleur 50422537 290597748320592 1358211638456483840 n.jpg



Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Quand on expose les fils de fer à la flamme, on remarque un changement de couleur : ils deviennent rouges. Quand on fait descendre les fils dans la flamme, ils passent du bleu au blanc.

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

Éteindre la flamme

Explications

Le métal chauffé prend différentes couleurs. A chaque fois que le métal atteint une température précise, il va changer de couleur. C'est ce qu'on appelle l'incandescence !

Plus d'explications

Pourquoi telle couleur est associée à telle température?

L'augmentation de la température crée une agitation des atomes, ils se choquent les uns les autres et cela excite leurs électrons : dans certains cas, un électron récupère de l'énergie venant du choc. Ensuite, l'électron reperd cette énergie, en émettant un photon.


Plus la température est élevée, plus le mouvement est puissant, plus l'énergie des chocs est grande, et plus les électrons sont excités. Donc l'énergie lumineuse augmente avec la température. Or la couleur d'un photon correspond à son énergie. Un photon infra-rouge (IR) a moins d'énergie qu'un photon rouge, qui en a moins qu'un jaune, qui en a moins qu'un bleu, qui en a moins qu'un ultra-violet... À température ambiante, les photons émis sont infra-rouges et invisibles. En augmentant la température, un mélange de photons IR et de photons rouges commence à être émis (cas du fer porté "au rouge"), puis en montant encore on obtient un mélange IR/rouge/jaune (on voit une couleur orangée), puis un mélange de tout le spectre visible (on voit du blanc), puis un mélange vu comme bleu, etc.

On peut associer le phénomène du métal chauffé à l'observation des astres. On peut en effet déterminer la température des étoiles dont on connaît la couleur. Par exemple une étoile bleue comme Rigel a une température de surface de 20000°C.

Applications : dans la vie de tous les jours

Grâce à cela, on comprend pourquoi notre soleil est jaune. On peut par le suite essayer de comprendre pourquoi il y a deux couleurs dans une flamme.

On observe également le même phénomène lorsqu'on met un allume-feu dans un barbecue : en fonction de la température, la flamme à une couleur différente.

Éléments pédagogiques


Sources et ressources

https://fr.wikipedia.org/wiki/Incandescence

Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.

Commentaires

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