Fusée en sachet de thé

Détail de l'expérience :

 

Sommaire

  1. Installation
  2. Réaction
  3. Vidéos

J'achète des allumettes et du thé en sachet.

Le matériel est bon marché et très commun

Le matériel est courant et bon marché

Je commence par vider quelques uns des sachets en coupant leurs extrémités.

Coupez l'extrémité du sachet de façon à pouvoir le vider de son contenu

Une fois vidé, le sachet forme un tube creux

Le sachet est vidé de son contenu afin de former un tube

J'installe ensuite l'un des tubes verticalement sur une petite assiette afin de protéger le sol de la chaleur durant l'inflammation du sachet.

Lors de l'expérience de la fusée en sachet de thé

Le tube est posé à la verticale

A l'aide d'une allumette, j'enflamme alors le sommet du tube.

Brûlez le sommet du sachet de thé afin qu'il fasse office de fusée

Inflammation du sachet

Le papier se consume rapidement, laissant apparaître la structure membraneuse qui le compose.

Un sachet de thé en train de s'enflammer, juste avant qu'il ne décolle comme une fusée

Un sachet de thé en consumé par les flammes, juste avant qu'il ne décolle comme une fusée

Le sachet brûle (agrandir l'image)

Lorsque le sachet est presque entièrement brûlé (à peine quelques secondes après le début de la combustion), il s'envole brutalement.

Le sachet de thé s'envolle, porté par l'air chaud
Le sachet décolle avec l'air chaud

 


Vue générale (© IS)

 

 

Vue rapprochée (© IS)

 

Si le sachet décolle de la sorte, c'est à cause de l'air chaud produit par la réaction. Lorsque le tube se consume, sa densité diminue rapidement. Au moment où la force exercée par l'air chaud ascendant (qui dépend notamment de la surface de portance) dépasse le poids de l'objet, celui-ci est transporté vers le haut.

La plupart du temps, le sachet monte jusqu'au plafond. Il redescend ensuite lentement sous forme de cendre froide.

Les restes du sachet

 

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Oeuf aspiré dans une bouteille

 

 

Détail de l'expérience:

 

Sommaire

  1. Installation
  2. Expérience avec une allumette
  3. Expérience avec l'eau chaude
  4. Faire sortir l'oeuf
  5. Oeufs de cailles
  6. Explications

 

J'achète différentes sortes de bouteilles en verre à gros goulot (les bouteilles en plastiques fondent ou se plient). Les bouteilles de jus de fruit, de lait ou encore de sauce piquante disposent généralement de goulot assez larges. Je vide et lave ces bouteilles.

J'achète également des oeufs durs que je pèle soigneusement pour éviter qu'ils ne se brisent durant l'aspiration.

 

Oeuf sans sa coquille

Oeuf sans sa coquille

 

J'essaie en premier lieu l'expérience telle que décrite sur les autres sites, c'est-à-dire à l'aide d'une allumette. Pour ce faire, je glisse un morceau de mouchoir au fond d'une des bouteilles et je la pose verticalement sur le sol.

 

Le mouchoir qui sera enflammé est disposé au fond de la bouteille

On utilisera une bouteille en verre à large ouverture

Le mouchoir est disposé au fond de la bouteille

 

 

Je laisse alors tomber une allumette à l'intérieur de manière à enflammer ce mouchoir.

 

L'allumette enflammée est lancée dans la bouteille

L'allumette en feu est lâchée à travers le goulot

L'allumette enflammée est lâchée à travers le goulot

 

Alors que celui-ci brûle, je pose l'oeuf sur le goulot de sorte à ce que l'air ne passe plus.

 

L'oeuf est posé sur le goulot de la bouteille

L'oeuf est posé sur le goulot

 

Dès que le feu s'éteint (quelques secondes plus tard), l'oeuf est rapidement aspiré à l'intérieur de la bouteille, se déformant sous la pression du goulot.

 

Sous l'effet de la pression, l'oeuf glisse dans la bouteille à travers le goulot

L'aspiration se déroule rapidement

 

L'oeuf se déforme en passant par le goulot (© IS)

 

 

Si l'on essaie de pousser l'oeuf manuellement à travers le goulot, celui-ci se rompt car la poussée des doigts et trop brutale et non-uniforme.

Il est possible de réaliser l'expérience en utilisant de l'eau chaude au lieu du feu.

Je commence par faire bouillir de l'eau dans une casserole, puis je la verse dans la bouteille.

 

Eau bouillante versée dans une bouteille

Des gants sont nécessaires pour manipuler la bouteille chaude

 

 

Je prépare en parallèle un récipient dans lequel la bouteille pourra rentrer et qui contient de l'eau glacée.

 

La bouteille chaude est refroidie grâce à l'eau froide

L'eau glacée servira à refroidir rapidement la bouteille

 

 

Je vide alors l'eau chaude contenu dans la bouteille et je place l'oeuf au sommet de celle-ci. J'immerge ensuite la bouteille vide dans le récipient d'eau glacée.

 

L'oeuf est aspiré de la même manière qu'avec une allumette (© IS)

 

La différence de température créer une chute de pression qui provoque l'aspiration de l'oeuf à travers le goulot

L'oeuf glisse à travers le goulot

 

 

Lorsque l'oeuf est aspiré (avec le feu ou l'eau), il peut arriver qu'il se brise en se déformant.

 

Certains oeufs sont plus fragiles que d'autres (© IS)

 

 

Pour éviter cela, j'huile légèrement le goulot de la bouteille.

 

Le goulot est imbibé d'huile

 

Si l'oeuf est encore entier à l'intérieur de la bouteille, il suffit de faire l'opération inverse pour le faire ressortir.

Je refroidis la bouteille le plus possible, puis je la tourne à l'envers de façon à ce que l'oeuf bouche le goulot depuis l'intérieur.

 

Pour faire sortir l'oeuf, il faut chauffer la bouteille

Il est important que l'air ne puisse pas passer

 

 

Je réchauffe ensuite la bouteille, en versant de l'eau très chaude dessus. L'oeuf est alors lentement propulsé vers l'extérieur.

 

L'oeuf sort de la bouteille (© IS)

 

Ayant des oeufs de cailles à disposition, j'en profite pour réaliser la même expérience avec ceux-ci. Je les fais tout d'abord cuire dans l'eau bouillante afin qu'ils deviennent durs.

 

Expérience de l'oeuf et de la bouteille, avec des oeufs de cailles

Les oeufs de cailles sont nettement plus petits que ceux de poules

 

Je choisis alors une bouteille à goulot fin, en rapport avec la taille de l'oeuf. Celles-ci sont par ailleurs plus aisées à trouver que celles à large ouverture.

Les oeufs de cailles étant plus petits, ils risquent moins de se fendre et sont plus facilement aspirés.

 

L'oeuf rentre d'un coup (© IS)

 

L'explication avancée sur de nombreux sites - comme quoi la combustion de l'oxygène créerait un vide d'air - est erronée. Ce n'est effectivement pas la réaction qui importe, mais la différence de température (qui engendre une différence de pression).

Le phénomène physique se déroule en quatre étapes (cf image ci-dessous) :

1. A l'état initial, la pression de l'air à l'intérieur de la bouteille est la même qu'à l'extérieur.

2. Lorsque l'on chauffe la bouteille (que ce soit avec de l'eau ou du feu), les particules bougent plus vite et heurtent d'avantage les bords, faisant augmenter la pression interne. Vu que la bouteille est ouverte, l'air se dilate et s'échappe en partie par le goulot (si on pose l'oeuf à ce moment-là, on peut d'alleurs le voir "sautiller" car l'air le pousse vers le haut).

3. Comme il y a moins d'air à l'intérieur de la bouteille, la pression se rééquilibre. La température est par contre toujours élevée. C'est à ce moment-là que l'on pose l'oeuf sur le goulot.

4. En se refroidissant, les particules ralentissent et heurtent moins les bords, ce qui se traduit par une diminution de la pression interne. La pression externe est alors plus grande que la pression interne, l'oeuf va donc être aspiré à l'intérieur.

 

Phénomène physique menant à l'aspiration d'un oeuf à travers le goulot d'une bouteille

Explication du mécanisme

 

Ces étapes correspondent toutes à des variations de l'équation des gaz parfaits :

 

L'équation des gaz rares

L'équation des gaz parfaits correspond à un équilibre entre ces différents paramètres

 

Dans une bouteille en verre, le volume est constant (à l'inverse d'une bouteille en plastique qui aura tendance à se plier pour compenser la dépression). Pour rétablir l'équilibre lorsqu'on fait varier la température, c'est donc soit la pression, soit la quantité de gaz qui doit changer. En posant l'oeuf sur le goulot, on empêche la variation du nombre de moles (quantité de particules d'air), il ne reste donc plus que la pression qui peut changer.

Il s'agit donc d'un phénomène physique et non chimique. La combustion ne sert alors qu'à produire de la chaleur et peut être remplacée par d'autres biais. Si l'aspiration est plus rapide dans ce cas, c'est simplement que la chaleur du feu chauffe en premier lieu l'air alors que l'eau chaude chauffe le verre de la bouteille (ce qui met d'avantage de temps à refroidir, d'où l'immersion dans l'eau glacée pour accélérer le processus).

Il serait intéressant de tester cette expérience avec d'autres matières qu'un oeuf pour comparer leur élasticité.

 

 

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Commentaires  

+1 #6 chatcheschire 30-04-2018 01:04
Magnifiques photos ! Et pas de fautes d'orthographe. Merci.
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0 #5 Intra-science 15-03-2017 00:40
Citation en provenance du commentaire précédent de Sahra :
Très belle representation , mais quel sachet de thé faut t'il acheter pour que ça fonctionne le mieux ,car je l'ai fait en laboratoire et ça ne fonctionnait pas ?

Bonjour,

J'ai utilisé des sachets de thé très standards en gaze, comme celui sur la première image de l'article.

Je sais qu'il en existe en plastique ou en soie, peut-être que ces versions ne fonctionneraient pas car elles seraient trop lourdes pour être portées par l'air chaud. De même s'ils ont une autre forme. Je n'ai pas testé.

N'oubliez pas d'enlever les éventuelles agrafes lorsque vous ouvrez le sachet pour en faire un tube. Et de vous mettre à l'abri des courants d'air.
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0 #4 Sahra 14-03-2017 15:38
Très belle representation , mais quel sachet de thé faut t'il acheter pour que ça fonctionne le mieux ,car je l'ai fait en laboratoire et ça ne fonctionnait pas ???? merci de répondre ????
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