Thermometre à eau
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
Comment fabriquer un thermomètre avec une bouteille d'eau ?
Matériel
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une paille
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une bouteille en verre
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de l'eau
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une cartouche d'encre
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une feuille de papier
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une vrille
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des ciseaux
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un bouchon en liege
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un crayon de couleur
- un pistolet à colle
L'expérience
- Remplir la bouteille d'eau au 3/4
- Ajouter la cartouche d'encre
- Percer le bouchon en liege a l'aide de la vrille et glisser la paille au travers
- Fermer hermetiquement la bouteille en utilisant le piatolet à colle
- Ajuster la paille pour qu'elle trempe dans le liquide de la bouteille
- Plier la feille de papier en deux dans le sens de la longueur, couper deux fentes en haut et deux fentes en bas. Ouvrir la feuille.
- Souffler dans la paille de telle sorte que l'eau coloré monte jusqu'au milieu de la paille. Le niveau du liquide doit être visible.
- Glisser le haut de la paille dans les fentes de la feuille de papier.
- Relever la température à l'aide d'un thermomètre et indiquer là sur la feuille de papier au niveau du liquide.
- Noter différents niveaux de liquide correspondant à différentes température.
Que voit-on ?
Le niveau du liquide dans la paille varie en fonction de la température ambiante.
Explications
De manière simple
Le volume d'air présent dans la bouteille varie selon la température. Plus la température est élevée plus le volume de l'air restant dans la bouteille augmente et pousse le liquide vers le haut. A l'inverse, plus la température est basse, plus le volume d'air diminue entrainant le liquide contenu dans la paille vers le bas.
Questions sans réponses
- L'expérience fonctionne t-elle si on remplit la bouteille d'un autre liquide ?
- Est ce que toutes les matières se dilatent à la manière de l'air ?
Allons plus loin dans l'explication
- Pourquoi le volume de l'air varie en fonction de la température ?
L'air est un gaz. L'état gazeux de la matière correspond à un état où les molécules ou atomes sont en mouvement rapides les uns par rapport aux autres. Ils sont espacés et désordonnés. La pression d'un gaz correspond à la somme des forces dû aux collisions des particules de gaz sur des obstacles. La température met les molécules en agitation thermique. Pour les gaz, la vitesse de déplacement des molécules augmente lorsque la température augmente. Ainsi le nombre de chocs des molécules sur la paroi augmente et donc la pression aussi pour un volume identique. Pour les gaz "parfait" on a la relation : Pression x Volume = Constante x Température. Dans cette expérience, lorsque l'on chauffe l'air présent dans la bouteille, la pression et le volume de l'air augmente. Le volume de l'air étant plus important, l'eau coloré est "poussé" dans la paille et le niveau de cette eau dans la paille augmente. Lorsque l'on refroidit l'air présent dans la bouteille, la préssion et le volume de l'air diminue. Ainsi le niveau d'eau dans la paille diminue.
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