Ballon à air chaud ou froid

De Wikidebrouillard.

Version du 14 mai 2008 à 14:13

Présentation de l'expérience

Gonfler puis dégonfler un ballon de baudruche sans souffler dedans ? Oui, c'est possible.

Matériel

• Un ballon de baudruche
• Un élastique
• Un bouteille
• Une bouilloire
• Fichier:Bassine&glaçon.JPEG Une bassine
• Fichier:Glaçon.jpg Des glaçons

L'expérience

En vidéo

La manipulation

Je décris l'expérience

1: accrocher un ballon de baudruche au goulot d'une bouteille plastique vide.

2: remplir un récipient dont la taille permettra d'enfoncer la bouteille avec de l'eau chaude.

3: plonger la bouteille verticalement dans le récipient précédent et la maintenir 30 secondes dans cette position

4: remplacer l'eau chaude par de l'eau froide.

5: plonger la bouteille verticalement dans le récipient d'eau froide et la maintenir quelques secondes.

Que voit-on ?

Lorsque la bouteille est placée dans le récipient d'eau chaude, le ballon se gonfle.

Par contre, si celle-ci est plongée dans de l'eau froide, le ballon se vide totalement, il est même aspiré par la bouteille.

Explications

De manière simple

Quand on plonge la bouteille dans l'eau chaude, l'air froid qui se trouvait a l'intérieur de la bouteille se réchauffe, prend plus de place, monte dans le ballon et gonfle ce dernier. Par contre dans le cas de l'eau froide, l'air se refroidit, deviens plus lourd et prend moins de place. Conclusion: le ballon est aspiré dans la bouteille.

Questions sans réponses

La pression de l'eau sur la bouteille ne permet-elle pas également de faire gonfler le ballon?

Est-ce que la différence de température influence la vitesse de gonflement ou de dégonflement du ballon?

Que se passe t-il si l'expérience est effectuée sous l'eau en profondeur et que l'on refroidit l'air de la bouteille, est-ce la compression de la bouteille qui l'emporte et fait gonfler le ballon ou bien est-ce que le ballon sera tout de même aspiré?(on sera dans l'hypothèse que le ballon n'est pas immergé)

Idem si l'expérience est effectuée en altitude et que l'on réchauffe la bouteille?

Allons plus loin dans l'explication

Sous l'action de l'eau chaude l'air dans la bouteille se dilate, sa masse volumique diminue .Les molécules d'air froid se déplacent lentement et occupent un espace restreint alors que les molécules d'air chaud se déplacent rapidement et occupent un espace plus grand. cela veut dire qu' à pression constante l'air chaud prend plus de place pour la même quantité de matière que l'air froid .

En effet, une molécule d'air chaud est soumise à son poids qui est dirigé vers le bas et à la poussée d'Archimède dirigée vers le haut.La résultante est alors, comme dans le cas d'une montgolfière, dirigée vers le haut,l'air chaud va alors monter dans l'air froid environnant. Pendant ce temps, l'air froid du dessus va alors descendre puisqu'il est plus dense;On parlera de mouvements de convection au sein de la bouteille. Se dilatant,l'air prendra plus de place dans le système,il exerce alors une pression dans le ballon,augmentant ainsi son volume.

A l'inverse, si l'on refroidit le ballon, tout l'air chaud à tendance à retomber car sa masse volumique augmente.Il diminue alors considérablement son volume, il se créer alors une dépression dans le système qui "aspire le ballon" de sorte à minimiser le volume d'air contenu.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur le Wikidébrouillard

Bougie dans le bocal

Comment faire entrer un oeuf dans un bocal ?

Comment gonfler un ballon sans souffler ?

La montgolfière... s'envoie en l'air

Autres expériences

Liens internet.
Pourquoi ne pas créer la fiche expérience !

Applications : liens avec le quotidien

les montgolfières

L'air chauffé permet le gonflement de la toile qui lui permet de s'élever dans le ciel.Elle fonctionnent donc selon le même principe.

les tornades

Les conditions atmosphériques, par exemple les tornades. En effet pour qu'une tornade se développe, il est nécessaire que l'air soit soumis à des conditions particulières.Cette instabilité n'est possible que si proche d'une surface considérée, le rayonnement solaire est favorable au développement d'air chaud et humide tandis qu'à une altitude supérieure, un apport d'air froid refroidit l'atmosphère.Les conditions sont alors très instable puisque selon l'air chaud plus léger que l'air froid est censé surmonter celui-ci. Une simple poussée vers le haut peut alors provoquer des orages d'importance non négligeables puisse que ceux-ci sont susceptible d'engendrer des tornades.

les mouvements de convection divers

Catégories

Ballon à air chaud ou froid