Démontre que l'eau possède une tension superficielle ! ~~ Cet article n'a pas encore d'illustrations. Si tu veux, tu peux en ajouter en prenant en photo tes tests à la maison. Il te suffit de créer un compte sur le wikidebrouillard et tu peux modifier et compléter les expériences ! ~~
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Chimie, Physique
Introduction
Cette expérience vous permettra de vous amuser entre amis, et à moindre frais !
- Matériel et outils
Papier 
Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un matériau de base dans les domaines de l’écriture, du dessin, de l’impression, de l’emballage et de la peinture. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers, comme les filtres.
L’histoire du papier remonte à l’Antiquité. Le papier porteur d’un message le plus ancien connu à ce jour date de l’an 8 av. J.-C. et a été trouvé en Chine.
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
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). 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.
Crayon gris 
Un crayon est un instrument de dessin et d'écriture. Il est constitué d'une petite baguette servant de gaine à une mine de la même longueur, l'extrémité de la baguette étant parfois recouverte d'une gomme à effacer. Lorsque la mine est usée, on taille le bois en maintenant la forme conique de l’extrémité, de manière à dégager une nouvelle longueur de mine, au moyen d’un canif ou d’un taille-crayon ou d'un bouton a retour sur certain type de crayon a mine rechargeable.
Étape 1 - Réunir le matériel
- Du papier (tu peux utiliser du papier de brouillon) ou un petit morceau de plastique transparent et plat d'emballage (il doit être assez rigide pour rester plat)
- Une paire de ciseaux pour découper le bateau
- Une assiette creuse ou une bassine pour faire l'étendue d'eau
- De l'eau
- Du liquide vaisselle
Tu peux aussi prendre un pic à brochette, un cure-dent ou une pointe de couteau pour t'aider à prélever une goutte de liquide vaisselle.
Étape 2 - Préparer le matériel
- Découpe deux petits bateaux comme sur l'illustration dans le papier ou dans le plastique.
- Étale une goutte de liquide vaisselle à l'arrière d'un des bateaux. Tu peux t'aider d'un ustensile pour mettre la goutte ( pic à brochette, cure-dent ou pointe de couteau)
- Remplis la bassine d'eau.
Étape 3 - Réaliser l'expérience
- Pose d'abord le bateau sans liquide vaisselle sur l'eau bien à plat.
Qu'observe-tu ?
- Maintenant dépose le bateau avec le liquide vaisselle délicatement à la surface de l'eau.
Que se passe-t-il ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Dans le premier cas, le bateau semble flotter à la surface. On peut observer que le papier met du temps avant d'être mouillé et que la surface de l'eau se déforme sur les bords du papier.
Dans le second cas, le bateau avance tout seul !
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Il faut changer l'eau du réservoir pour pouvoir recommencer l'expérience, car la tension superficielle de l'eau devient trop faible en raison de l'action du savon.
Explications
Lorsque l'on dépose le papier sur la surface de l'eau, celui-ci reste comme posé au dessus en équilibre. Le phénomène qui permet à l'eau d'avoir une surface plus résistante est appelé la tension superficielle.
Dans le second cas, le liquide vaisselle présent sur le bateau entre en contact avec l'eau et "casse" la tension superficielle à cet endroit. Par un principe d'action / réaction, la surface de l'eau qui se "déchire" entraine le bateau, un peu comme si le bateau était la partie mobile d'une fermeture éclair qui s'ouvre.
Plus d'explications
Lorsque le bateau est déposé sans savon, la tension superficielle de l'eau s'applique de manière équivalente sur la surface de contact du bateau, la résultante des forces engendrées est alors nulle et le système est en équilibre. Une molécule de savon possède un coté qui se lie à l'eau (hydrophile) et un coté qui se lie avec autre chose (graisse, terre, etc.. on dit hydrophobe). En se mélangeant à l'eau, les molécules de savon cassent la tension superficielle de l'eau. La surface de l'eau se "déchire" en entraînant le bateau, un peu comme si le bateau était la partie mobile d'une fermeture éclair qui s'ouvre.
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.
Applications : dans la vie de tous les jours
La tension superficielle est une force non négligeable puisqu'elle permet à certains insectes, comme les "araignées d'eau" de marcher sur l'eau.
C'est également la tension superficielle qui permet l'ascension de la sève des arbres par capillarité.
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Éléments pédagogiques
Sources et ressources
C'est également la tension superficielle qui permet l'ascension de la sève des arbres par capillarité. Voir loi de Jurin sur Wikipedia.
Dernière modification 8/10/2024 par user:Animateur LRSY.
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