Bulle d'huile
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Version du 29 septembre 2015 à 12:00
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Présentation de l'expérience
Comment réagit un liquide dans une station spatiale, alors que plus rien ne le retient dans un verre ?
En jouant sur la densité de l'huile et d'un mélange d'eau et d'alcool à brûler, on force l'huile à prendre une forme identique à celle des liquides placés en apesanteur, comme dans une capsule spatiale.
Matériel
-
1 boîte de pellicule photo
-
1 bille
-
des ciseaux
-
1 grand verre
-
de l'huile
-
de l'alcool à brûler
-
de l'eau
L'expérience
La manipulation
- Découper la boîte de pellicule photo à la moitié de sa hauteur. Déposer la bille dans le fond de la boîte et la remplir d'huile.
- Poser la boîte dans le verre et verser autour de celle-ci de l'alcool à brûler jusqu'à recouvrir la boîte.
- Verser ensuite de l'eau tout doucement le long de la paroi du verre.
Que voit-on ?
- L'huile sort de la boîte et forme une bulle dans le mélange d'eau et d'alcool.
Explications
De manière simple
- L'huile a la même densité que ce mélange d'eau et d'alcool, ce qui veut dire qu'un volume d'huile et un même volume du mélange ont une masse identique.
- L'huile flotte au milieu et prend une forme ronde, car elle est entourée par le mélange auquel elle ne peut pas se mélanger, et la forme ronde est celle qui permet à l'huile d'être le moins possible en contact avec le mélange.
- Un liquide lancé hors de son récipient dans une station spatiale réagit de la même manière en prenant la forme d'une boule qui flotte.
Questions sans réponses
- A partir de quelle proportion d'eau ajoutée à l'alcool l'huile-t-elle commence à remonter dans le mélange?
Allons plus loin dans l'explication
- La densité des liquides est mesurée par rapport à celle de l'eau, dont la valeur est 1. L'huile a une densité d'environ 0.9, elle est donc moins dense que l'eau. L'alcool (éthanol) a une densité encore plus faible qui est égale à environ 0.79.
- Dans l'expérience, lorsque nous ajoutons l'alcool dans le verre, l'huile reste dans la boîte car elle a une densité plus importante que celle de l'alcool. En effet, c'est le liquide le moins dense (donc le plus léger) qui est en contact avec la surface.
- Par la suite nous ajoutons de l'eau à l'alcool. On peut remarquer que l'eau et l'alcool se mélangent car ils sont parfaitement miscibles, ce qui n'est pas le cas avec l'huile. Au fur et à mesure de l'augmentation de la part d'eau dans le mélange, celui-ci voit sa densité augmenter.
- Au bout d'un moment, la densité de l'huile et celle du mélange s'équilibrent. L'huile n'est donc plus retenue dans la boîte et "flotte" dans le mélange, sous la forme d'une bulle. L'huile est soumise à deux forces, l'attraction terrestre et la poussée d'Archimède exercée par le mélange. Ces deux forces s'équilibrent et font donc "flotter" l'huile.
- L'huile ne se mélange pas avec l'eau car ses molécules sont composées d'une queue hydrophile (qui est attirée par l'eau) et d'une tête hydrophobe (qui rejette l'eau). La partie hydrophobe va donc fuir l'eau.
- L'huile prend une forme ronde car elle est entourée par le mélange auquel elle ne peut se mélanger, et la forme ronde est celle qui permet à l'huile d'être le moins possible en contact avec le mélange.
Liens avec d'autres expériences
Expériences sur Wikidébrouillard
Autres expériences
Applications : liens avec le quotidien
Pour l'élaboration de la vinaigrette, nous pouvons remarquer qu'il n'est pas possible de mélanger l'huile et le vinaigre, car celui-ci est essentiellement constitué d'eau, or l'huile et l'eau ne sont pas miscibles. Il est donc nécessaire de diviser l'huile en petites billes microscopiques pour la répartir dans la vinaigrette, c'est pourquoi on mélange énergiquement (c'est une émulsion).
Lieux propices à sa réalisation
Dans la cuisine près de l'évier.
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