Froid extrême : un test facile à faire avec les enfants
Voici une expérience simple et facile qui prouve que la température affecte la densité de l’air qui nous entoure. Super façon d’illustrer le phénomène. À faire avec les enfants.
Comme toute chose, l’air est composé de molécules. Lorsque ces molécules sont en présence de chaleur, elles vont se distancier.
L’élasticité de l’air
À l’opposé, par temps froid, ces mêmes molécules vont se coller les unes aux autres. Pour un même volume, l’air froid contiendra bien plus de molécules que l’air qui est chaud. Il est donc plus dense.
Pour prouver ce fait, il faut offrir à l’air un environnement isolé et stable qu’on exposera ensuite à diverses températures. Rien de mieux qu’une bouteille d’eau vide. On pourra bien fermer le bouchon et ainsi l’air à l’intérieur sera isolé du monde extérieur. Pour cette expérience, l'utilisation d’un contenant peu rigide est essentiellel pour un bon résultat.
Mais avant de fermer le bouchon, on va mettre un peu d’eau bouillante dans la bouteille pour réchauffer l’air qui s’y trouve. On n’oublie pas ensuite d’enlever l’eau avant de bien fermer la bouteille. On pourrait aussi plonger sans l’immerger complètement la bouteille dans un seau rempli d’eau chaude. Il faut avoir retiré le bouchon et s’assurer que l’eau ne pénètre pas à l’intérieur de la bouteille, sinon il faut la vider avant de refermer le bouchon.
Puis simplement déposer la bouteille à l’extérieur et la regarder s’écraser au fur et à mesure que l’air à l’intérieur se refroidira. Vous l’aurez compris, l’air refroidi se contracte. Plus la différence de température est grande entre l’air dans la bouteille et celui à l’extérieur, plus la bouteille va se déformer.
À l’opposé, une bouteille vide déposée à l'extérieur par grand froid, qu'on bouchera par la suite, se gonflera une fois entrer à l’intérieur, où il fait plus chaud. La déformation de la bouteille une fois mise au chaud illustre bien que l’air prend de l'expansion lorsqu’il est chauffé. Ce faisant, il perd en densité puisque les molécules se sont éloignées les unes des autres.
Cette expérience, qui peut vous sembler évidente de prime abord, est une parfaite illustration de la réaction d’un gaz à la variation de température. Quand les ingénieurs et les architectes conçoivent leurs plans, ils tiennent toujours compte de ce principe. C’est le cas notamment de l’aviation, la construction de structures, l’aérospatiale et bon nombre d’autres applications, où les ingénieurs doivent toujours tenir compte de la réaction d’un gaz aux variations de température.
