Expériences pour les propriétés de l'eau.

[Jey441]

Bonjour à tous,

Je suis actuellement en première année de DUT Mesures Physiques et un projet de spécialité m’a été attribué pour le second semestre. J’ai pour sujet : Les propriétés de l’eau.

Le but est d’élaborer plusieurs expériences de physique-chimie « spectaculaires et/ou amusantes » afin de démontrer certaines propriétés de l’eau.
Après plusieurs recherches dans les Bibliothèques Universitaires, des Médiathèques et sur Internet je trouve hélas ma liste d’expériences encore bien trop courte.

J’ai pour le moment :
- La mise en évidence d’un angle de réfraction limite d’un rayon lumineux lors de son passage d’un dioptre eau/air, pour aborder le fait que l’eau possède un indice de réfraction élevé.
- La déviation d’un mince filet d’eau par un objet électrisé pour parler de la dissymétrie de la molécule d’eau.
- 8 expériences pour évoquer la tension superficielle très importante de l’eau.
- La surfusion de l’eau qui, elle, ne me semble même pas en rapport avec une propriété de l’eau.

Ces expériences devront ensuite être présentées lors des journées de la « fête de la science » et il nous est demandé de faire en sorte que nos expériences soient réalisables par les visiteurs et donc qu’elles soient réalisables avec du matériel grand public.

Auriez-vous d’autres idées d’expériences répondant à ce sujet ?

Merci d’avance
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[sitalgo]

B'jour,

- Le fait que l'eau trouble le pastis.
- Il faut parfois mettre de l'eau dans son vin.

Bon Ok.

- La variation de volume autour de 0°C.

[Jey441]

Intéressante l'idée de la variation de volume. Après quelques recherches je me suis rendu compte que le volume de l'eau atteint son minimum à environ 4°C.

Bien sur, le fait que l'eau soit l'une des rares substances qui possède une masse volumique plus faible à l'état solide qu'à l'état liquide peut également être intéressant à aborder.
Le coup du pastis et du vin m'a fait penser que l'eau est un solvant incomparable! Il y a donc surement quelque chose à faire avec ça.

D'autres idées?

[LPFR]

Bonjour.
Bien que ce ne soit pas une particularité de l'eau, je pense qui est possible de simuler l'arc-en-ciel avec une source "ponctuelle" (comme un projecteur de diapos), un fond noir et un bon spray qui fabrique des gouttelettes très fines (c'est le plus dur à trouver), pour qu'elles ne tombent pas trop vite.

Et ce qui a dit Sitalgo (heureux que vous soyez à nouveau avec nous), sur la variation de volume de l'eau à 0° est quand elle congèle. On peut faire "exploser" (sans danger) des récipients très solides pleins d'eau en les congelant. Et avec quoi? Mais, avec un mélange de glace pilée et du sel.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mamono666]

Intéressante l'idée de la variation de volume. Après quelques recherches je me suis rendu compte que le volume de l'eau atteint son minimum à environ 4°C.

Bien sur, le fait que l'eau soit l'une des rares substances qui possède une masse volumique plus faible à l'état solide qu'à l'état liquide peut également être intéressant à aborder.

la masse volumique est maximum à environ 4°C

[Jey441]

la masse volumique est maximum à environ 4°C

Oui, l'un entraîne l'autre.

[Jey441]

On peut faire "exploser" (sans danger) des récipients très solides pleins d'eau en les congelant. Et avec quoi? Mais, avec un mélange de glace pilée et du sel.
Au revoir.

Quelle est la particularité du mélange glace pilée/sel?
Sinon j'ai lu sur Internet que la pression exercée sur un récipient trop étroit pour la glace lors de sa formation est colossale. Je me suis dit qu'il serait donc intéressant d'en donner une approximation lors de l'expérience. Mais comment est-ce que je pourrais la mesurer?

Si vous avez de nouvelles idées, je suis toujours preneur .

[calculair]

Bonjour,
experience à mettre au point

L'eau pure est partiquement isolante, mais l'eau pas très pure devient conductrice.
voir http://www.lenntech.com/fran%E7ais/e...ineralisee.htm

Dans de l'eau distillée convenablement conservée ( attention l'eau distilée trés pure est corrosive car elle cherche à dissoudre gaz et sels ) tu ajoutes quelquies gouttes de citron la resistivite chute........


Autre

La temerature d'ebullition depend de la temperature... faire le vide pour faire bouillir l'eau à la temperature ambiante....

[LPFR]

Bonjour.
Le mélange glace + sel donne des températures très inférieures à 0°C (jusqu'à -21°C). Ça a été la méthode utilisée pour fabriquer de glaces et des sorbets avec la généralisation de congélateurs.

Et une des démonstrations que l'on faisait dans les amphis au crétacée, était de prendre un boulet de canon (en fer), le remplir d'eau et le fermer de façon étanche. Puis le plonger dans le mélange réfrigérant. Le boulet explosait. Mais sans danger car les morceaux ne sont pas projetés à grande vitesse vers l'extérieur. C'était plutôt une cassure qu'une explosion.
Au revoir.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Tu peux aussi faire une petite expérience sur la "surébullition"; ce n'est pas très compliqué à mener et c'est spectaculaire.

[Jey441]

D'après ce que j'ai pu lire la surébullition, l'eau doit etre chauffée rapidement pour qu’il n'y ait pas formation de bulles (pression vapeur au moins égale à 1 atm), car leurs formation nécessite que de nombreuses molécules de forte énergie soient situées à proximité. Lorsque le liquide est en surébullition, la pression vapeur est plus grande que la pression atmosphérique et donc certaines bulles peuvent éclater avant d’atteindre la surface du liquide et voler hors du contenant.
Mais comment chauffer l'eau assez rapidement pour que ce phénomène ait lieu?
Est-ce la seule condition pour que l'expérience réussisse?

[invite2313209787891133]

Pas besoin de chauffer l'eau rapidement.

Par contre il faut un récipient très propre. On peut par exemple prendre un ballon que l'on rince à l'eau pure, puis on le chauffe au chauffe ballon.

Quand on commence à voir des bulles (il ne faut pas que celles ci se forment régulierement, mais par moment) on prend le ballon avec une pince, on le pose sur la table et on y lache un grain de pierre ponce.

Si l'expérience est réussie on observe une ébullition brutale, à tel point que le liquide forme parfois un véritable geyser (il faut bien sur prendre toutes les précautions d'usage pour ne pas être brulé).
Si on mesure la température juste avant on se rend compte que l'on est un peu au dessus de 100°C. Cette expérience à plus de chance de réussir si on ajoute un peu d'éthanol (alcool à 90°).

[Jey441]

Pas besoin de chauffer l'eau rapidement.

Par contre il faut un récipient très propre. On peut par exemple prendre un ballon que l'on rince à l'eau pure, puis on le chauffe au chauffe ballon.

Quand on commence à voir des bulles (il ne faut pas que celles ci se forment régulierement, mais par moment) on prend le ballon avec une pince, on le pose sur la table et on y lache un grain de pierre ponce.

Si l'expérience est réussie on observe une ébullition brutale, à tel point que le liquide forme parfois un véritable geyser (il faut bien sur prendre toutes les précautions d'usage pour ne pas être brulé).
Si on mesure la température juste avant on se rend compte que l'on est un peu au dessus de 100°C. Cette expérience à plus de chance de réussir si on ajoute un peu d'éthanol (alcool à 90°).

Merci beaucoup pour ces explications.

[LPFR]

Bonjour.
Il semble que les opinions sur la surébullition ne sont pas unanimes:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Discuss...A9bullition.3F
Au revoir.

[invite2313209787891133]

Bonjour.
Il semble que les opinions sur la surébullition ne sont pas unanimes:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Discuss...A9bullition.3F
Au revoir.

Bonjour

Je suis également tombé sur cette discussion avant de poster mon message; je pense que ce qui gène ces intervenants (des modérateurs sur Wikipédia apparemment) est plus l'absence de source que l'existence du phénomène. Phénomène qui existe pourtant bel et bien (même si le nom de surébullition n'est pas forcément correct, raison pour laquelle je l'ai écris entre guillemets); pour s'en convaincre il suffit ... d'essayer.

Il suffit d'avoir de l'eau, un récipient bien propre et d'une forme adaptée (un ballon ou une erlen) et une source de chaleur; eventuellement un thermomètre pour vérifier qu'avant d'introduire une impureté (pierre ponce, ou petite pierre quelconque) on se trouve quelques degrés au dessus de la température d'ébullition.
Ce phénomène est bien connu des utilisateurs d'ébulliomètre; sans ajouter de pierre ponce les mesures sont inexploitables.

[MCMB]

Même si ce n'est pas propre exactement à l'eau, j'en ai 2 à soumettre:

- Peut être une expérience des vases communicants.

Dans le même genre
- Le fait que c'est un fluide "incompressible" à l'état liquide et qu'il transmet les efforts; donc une expérience type cric hydraulique (http://www.playermath.com/images/pdf/fiche3c_fluide.pdf) et que l'on peut soulever des poids importants

[invite1f022528]

Bonjour,
J'ai pas lu tout dans le détail donc je ne sais pas si quelqu'un en a déjà parlé, mais tu peux tenté une manip sur la pression de vapeur saturante. Un verre d'eau dans une boite dans laquelle tu fait un vide primaire. Relativement simple à faire et rapide.

Abientot

[predigny]

Il y a aussi l'ébullition de l'eau à température ambiante : on remplit une seringue d'eau (à 1/3), on enlève bien tout l'air ; on bouche la seringue (sans aiguille) avec le doigt et on tire le piston. Des bulles de vapeur se forment, il y a ébullition ; quand on relache le piston, tout l'espace vide est résorbé.

Il y a aussi la propagation courbée de la lumière dans un aquarium où l'on à mis de l'eau sucrée avec un gradient de concentration :
Comme indiqué sur cette page : http://www.sasked.gov.sk.ca/docs/fra...que/u3ac1.html


# Verser lentement de l'eau renfermant une suspension colloïdale sur une couche de cristaux de sucre au fond d'un aquarium, en s'efforçant de ne pas créer trop de turbulence dans l'eau. Attendre que se forme un gradient de concentration dans la solution de sucre. Prédire ce qui se produira quand un faisceau de lumière éclairera la solution. Diriger un faisceau à travers la surface. Expliquer la trajectoire courbée du faisceau dans le liquide.

# Un faisceau laser constitue une excellente source de lumière servant à diverses démonstrations en optique.

[LPFR]

Bonjour.
Pour compléter la manip de Predigny, on peut faire la solution colloïdale en mettant quelques goûtes de lait (ou du pastis ) dans l'eau.

Je viens de me souvenir, d'une manip toute simple pour démontrer que l'eau conduit mal la chaleur. On peut faire bouillir l'eau du haut d'un tube à essais en chauffant le haut avec une flamme tout en tenant le tube par le bas avec les doigts, et sans se brûler.
Au revoir.

[Jey441]

Merci à tous pour ces nombreuses idées.