EXPÉRIENCE ISOPROPANOL

Comment créer un nuage dans une bouteille ? 

Oui il existe une expérience qui permet de faire apparaître un nuage dans une bouteille, c'est fou. Mais au delà de son aspect "spectaculaire" cette expérience vise à comprendre les principes de la condensation d'un gaz par dépressurisation. Pour la réaliser on utilise de l'isopropanol, un alcool très volatil utilisé comme dissolvant et décapant dans l'industrie mais qui a de multiples applications, notamment pour des expériences de physique chimie. Si vous n'avez pas d'isopropanol cette expérience devrait fonctionner avec d'autres solvants comme le white spirit, l'essence térébenthine, l'alcool à brûler, l'acétone, etc. .

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Avertissement : l’isopropanol (comme la plupart des solvants) est inflammable et irritant, pour plus de sécurité il est préférable de mettre des gants, d'aérer la pièce et de s'éloigner de toute flamme et sources de forte chaleur.

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MATERIEL  - Une pompe à vélo - Bouteille en plastique de 5 L  - Isopropanol Créer un raccord pompe à vélo - bouteille  Si vous n'avez pas d'embout spécial pour raccorder la pompe à vélo à la bouteille de manière étanche : 1/ percer un trou dans le bouchon de la bouteille 2/ insérer le tuyaux de la pompe à vélo dans le trou 3/ créer un joint avec du mastique d'étanchéité ou de la colle chaude

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EXPÉRIENCE	Etape 1 Verser quelques millilitres l'isopropanol dans la bouteille.
	Etape 2 Imprégner les parois de la bouteille avec l'isopropanol.
	Etape 3 Fermer la bouteille et actionner la pompe à vélo. La bouteille gonfle légèrement.
	Etape 4 Une fois la bouteille bien gonflée dévisser rapidement le bouchon. Un nuage d'isopropanol se forme.
	Etape 5 Si on repompe le nuage se dissipe.

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Que s'est-il passé ? 

Etape 2
En remuant la bouteille on favorise l'évaporation de l'isopropanol, il se mélange à l'air dans la bouteille.

Etape 3
En pompant la pression des gaz augmente dans la bouteille ce qui fait monter la température.

Etape 4
En ouvrant la bouteille la pression chute brusquement ce qui fait baisser la température. Conséquence : l'isopropanol se condense sur place formant un nuage ; il passe à l'état liquide. 
La pression baisse pour se rééquilibrer avec la pression extérieure autour de la bouteille. Une partie des gaz s'échappent au moment de la dépressurisation.

Etape 5
Quand on repompe la pression augmente de nouveau, le nuage se dissipe, l'isopropanol passe de nouveau à l'état gazeux.

Conclusion : 

Dans cette expérience on a fait varier brutalement la pression du gaz pour provoquer sa condensation. 
La pression et la température sont liées : 
- si on augmente la pression la température augmente.
- si on diminue la pression la température diminue.
Autrement dit, si on refroidit suffisamment un gaz de manière rapide il se condense. 

TP : Expérimentation avec des différences de pression

Tutoriel expérience physique: Démontrer quel phénomène physique est à l'origine des vortex d'aile.Thibault Van Dyck & Louis Zorn

Thibault Van Dyck &  Louis Zorn

OBJECTIF:

DÉMONTRER QUEL PHÉNOMÈNE PHYSIQUE EST À L’ORIGINE DES VORTEX D’AILE.

Mise en situation:

Les vortex d’aile se caractérisent par l’apparition de nuage de condensation au niveau de la surface de l’aile d’un avion. Ce phénomène apparait le plus généralement lorsque l’angle d’attaque de l’aile est important. C’est-à-dire l’inclinaison de l’aile par rapport au sens du vent.

Fonctionnement d’une aile d’avion:

L’avion, en se déplacant, va créer une circulation d’air autour de l’aile. La majorité des avions de ligne ont un bord d’attaque (l’avant de l’aile) arrondi. Ce bord d’attaque va entrainer une augmentation de la vitesse de l’air au dessus de l’aile de l’avion.

losque la vitesse de l’air augmente, la pression diminue. Il y a donc une différence de pression entre le dessus (basse pression) et le dessous de l’aile (haute pression).

L’avion est donc «aspirer» vers le haut.

Hypothèse:

Ce nuage de condensation qui apparait sur les ailes d’un avion (vortex d’aile) se crée lorsqu’il y a une diminution importante de la pression de l’air sur la surface de l’aile due à l’augmentation de l’angle d’attaque de cette dernière.

Expérience:
Le nuage dans la bouteille

Matériel:

- 1 bouteille en plastique transparente

- 1 valve de roue de vélo

- 1 pompe à vélo

- de l’isopropanol

Expérience:

a) Percer le bouchon de la bouteille et fixer la valve au bouchon.

b) Verser une petite quantité d’isopropanol dans la boutiellle. Secouer la boutille afin de recouvrir les parois du produit.

c) Refermer la bouteille avec le bouchon muni de sa valve. Attacher la pompe à vélo à la valve.
pomper à l’aide de la pompe à velo afin d’augmenter la pression dans la bouteille.

d) Ouvrir le bouchon rapidement, un nuage apparait

Observation:

On observe lors d’une dépression soudaine de l’air dans la bouteille que la vapeur de l’isopropanol se condense et forme un nuage à l’intérieur de celle-ci. losque l’on referme la bouteille et que l’on réaugmente la pression, le nuage disparait.
la pression est un facteur entrainant l’apparition de ce nuage de condensation.
Cependant, en regardant le diagramme de phase de l’eau, on observe que la diminution de la pression n’est pas la cause directe du changement d’état de l’eau. en effet pour passer de l’état de gaz à celui de liquide, il faut obligatoirement une diminution de la température.
A l’inverse du principe selon lequel, quand on augmente la pression la température augmente, pour ce cas-ci, on peut émettre l’hypothèse qu’ une diminution de la pression entraine une diminution de la température qui va provoquer une condensation de la vapeur contenue dans l’air.

Conclusion:

La pression n’est pas le seul facteur qui engendre cette condensation observée sur les ailes des avions.
Les vortex d’aile sont en réalité le résultat de 2 phénomènes physiques: Premièrement la diminution de la pression engendre une diminution de la température de l’air. et pour finir cette diminution de la température de l’air va condenser la vapeur d’eau contenu dans l’air.

Tutoriel expérience physique: La buée dans la voiture

Tutoriel Expérience Physique des Gaz

1- Matériel :

1. Un cristallisoir avec de l’eau
2. Un bécher
3. Une bougie (ou un coton imbibé d’alcool)
4. Du colorant alimentaire (facultatif)

2- Méthodologie :

1. Remplir une soucoupe d’eau.
2. Disposer la bougie au centre de la soucoupe. (Ici → Coton + Alcool)
3. Enflammer la bougie.
4. Retourner le bécher sur la bougie.
5. Observer.
   

3- Constatations :

La bougie brûle quelques secondes, puis s’éteint. Une fois éteinte l’eau monte dans le verre retourné.

4- Explications :

Une fois le verre retourné sur la bougie, celle-ci consume le dioxygène coincé dans le verre. Une fois le dioxygène complètement consumé et remplacé par du dioxyde de carbone la flamme s’éteint et nous observons une augmentation de la hauteur d’eau dans le verre.

Cela s’explique par la formule chimique : 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

De la combustion du méthanol de la condensation sur les parois du récipient (H₂O) et la formule nous indique la présence de CO₂ qui est lui soluble dans l’eau.

L’augmentation du volume d’eau dans le récipient retourné trouve son explication par différents phénomènes.

1. La consommation du dioxygène.
2. La dissolution du dioxyde de carbone.
3. La condensation de la vapeur d’eau.
4. Le refroidissement des gaz.
   

(Lien vers la suite du travail -> Senseur niveau d'eau.)

A1 - Tutoriel expérience physique

Postez ici le tutoriel de l'expérience physique que vous avez réalisée.

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