Fer en feu
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
Fabriquer un feu d'artifice... de poche (enfin... pas dans la poche, ça brûle quand même ! Quelques précautions sont nécessaires...) ! Et c'est l'occasion de découvrir que l'acier brûle ! C'est fou !
Matériel
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De la laine d'acier type moyen sans nettoyant
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Une bassine ou un saladier en verre de préférence.
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Une bougie
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Une paire de ciseaux
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Une pince ou simplement une fourchette
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Des allumettes
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De l'eau
L'expérience
En vidéo
La manipulation
- Étirer le morceau de laine d'acier afin de bien écarter les fibres.
- Remplir le saladier d'eau et allumer la bougie.
- Tenir le morceau de laine d'acier à l'aide d'une pince ou d'une fourchette et le faire brûler au-dessus du saladier d'eau pour plus de sécurité.
Que voit-on ?
Le fer brûle !
On observe que lorsque l'acier est suffisamment étiré, il devient incandescent sous l'action de la bougie allumée. Il émet alors une lumière vive orangée. Des morceaux enflammés se désolidarisent pour créer des petites étincelles qui forment un mini feu d'artifice. Une fois brûlé, l'acier prend une couleur plus foncée.
Explications
De manière simple
La combustion de l'acier n'est possible que si une grande concentration d'oxygène est présente entre les fibres. On appelle cela "augmenter la surface de contact" entre l'oxygène de l'air et les fibres. Elles doivent donc être bien écartées.
Lorsqu'il est soumis à une chaleur intense, l'acier émet une lumière jaune visible. La chaleur dégagée par la combustion de ce métal génère assez d'énergie pour déclencher une nouvelle réaction chimique.
Il s'agit de la production de lumière. On appelle ce phénomène "incandescence". Il est à l'origine, par exemple, de l'éclairage produit par les ampoules électriques classiques à filament.
De nos jours, la coloration jaune des feux d'artifice provient de l'incandescence des sels de sodium. Les sels de magnésium produisent une intense couleur blanche. Quant à la lumière rouge, elle provient des sels de strontium. Ces mêmes ingrédients se retrouvent dans les fusées de détresse utilisées en cas d'urgence.
Un peu d'histoire
Le mélange de produits chimiques pour fabriquer des feux d'artifice est un art ancien nommé "pyrotechnie". Vers l'an 670, les Chinois ont mis au point les premiers feux d'artifice en s'inspirant d'armes rudimentaires qui projetaient du feu liquide sur les adversaires. Puis en Italie, en 1540, sont apparus les premiers feux colorés, après qu'on eut découvert que certains sels minéraux produisaient des effets de couleurs en s'enflammant.
La chimie du XXème siècle a permis de développer de nouveaux produits pyrotechniques plus performants.
Questions sans réponses
- Pourquoi des étincelles sont-elles projetées?
- Pourquoi l'intensité lumineuse d'un corps chauffé augmente-t-elle avec la température ?
Allons plus loin dans l'explication
L'incandescence est une émission de lumière due à la chaleur. En effet, tout corps chauffé émet dans le spectre visible et à partir d'une certaine température : on parle de « rayonnement du corps noir ». On parle d'incandescence dans le cas de combustion, avec les cigarettes par exemple, ou dans le cas d'un filament chauffé (dans les ampoules). La combustion est une réaction exothermique d'oxydoréduction, qui dégage donc de la chaleur, et par conséquent qui émet des radiations dans l'infrarouge.
Voir combustion sur Wikipédia
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