Ampoule à incandescence
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
Jusqu'aux années 2000, les lampes électriques utilisaient des ampoules dites à incandescence. Comment fonctionnent ces ampoules, et pourquoi ont-elles été abandonnées ?
Matériel
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Une bouteille en verre (du type bouteille de jus de fruit, avec un bouchon métallique)
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Du vinaigre
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Du bicarbonate de sodium
- Une valve de chambre à air de vélo
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De la Laine d'acier
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2x1 fil électrique
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Une pile de 4,5 V (ou plus puissante)
- Du mastic, de la pâte à réparer ou de la pâte à modeler
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Une perceuse
L'expérience
La manipulation
- Percer deux trous dans le bouchon de la bouteille.
- Faire passer les fils dans un trou.
- Faire passer la valve de chambre à air dans l'autre trou (partie métallique à l'extérieur).
- Étanchéifier les trous avec le mastic.
- Fixer la laine d'acier entre les deux extrémités des fils (côté intérieur).
- Verser le vinaigre dans la bouteille.
- Ajouter le bicarbonate de soude.
- Visser le bouchon, valve en position fermée.
- Attendre quelques minutes et ouvrir la valve.
- Une fois la réaction chimique achevée, fermer la valve.
- Brancher les fils aux bornes de la pile.
Que voit-on ?
La laine d'acier rougit et fait de la lumière !
Explications
De manière simple
L'électricité qui passe dans le circuit fait chauffer fortement la laine d'acier, qui joue ici le rôle du filament de l'ampoule. A haute température, la laine d'acier émet de la lumière, c'est ce qu'on appelle l'incandescence.
Questions sans réponses
Quelle température peut atteindre la laine d'acier dans cette expérience ? A partir de quelle température la laine d'acier émet-elle de la lumière ? Est-ce que la température de fusion de la laine d'acier est la même que celle de l'acier ?
Allons plus loin dans l'explication
L'acier est un matériau qui a un haut point de fusion : 1482°C. C'est à dire qu'il ne fond pas avant d'avoir atteint cette température. En revanche, lorsqu'il atteint une température assez haute, l'acier rougit et émet de la lumière. C'est ce qu'on appelle l'incandescence. Pour éviter que la laine d'acier brûle, il faut chasser l'oxygène de la bouteille. La réaction du bicarbonate de soude avec le vinaigre remplit la bouteille avec du dioxyde de carbone, ce qui permet d'éviter la combustion.
Pourquoi les ampoules à incandescence ne sont plus utilisées ?
Tout simplement parce qu'elles consomment beaucoup d'énergie !
Pour aller plus loin :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Incandescence
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lampe_%C3%A0_incandescence_classique
https://fr.wikipedia.org/wiki/Point_de_fusion
https://fr.wikipedia.org/wiki/Combustion
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