Un drole de bocal

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Encore une expérience sur l’air diront certains! Nous répondrons: Certes mais l’avantage de l’air, c’est que c’est une des rares choses que l’on n’a pas besoin d’acheter pour l’utiliser. Et toc! Et puis, dans cette expérience, ce n’est pas l’air la star, mais bien l’eau. Celle ci met en évidence une propriété fondamentale de l’eau, sa tension de surface.

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Alors oui, on triche, le bocal n’est pas grand ouvert mais tous les magiciens trichent.
Cela n’empêche, il n’y a, à priori, aucune raison pour empêcher l’eau de s’écouler car une molécule d’eau est infiniment plus petite que la taille des mailles du grillage. D’ailleurs, penchez le bocal et vous verrez que subitement, l’eau s’écoule.
Tout mouvement existe parce que des forces sont à l’œuvre sur l’objet. Si votre voiture en panne avance, c’est parce que vous la poussez. Ici, c’est la gravité qui pousse l’eau vers le bas. Pourquoi ne tombe t-elle pas? Parce qu’une autre force l’en empêche.
En effet, si l’eau s’écoule, il y aura plus d’espace libre dans le bocal pour l’air. Or ces molécules d’air sont en mouvement et poussent tout ce qu’elles croisent: c’est ce que l’on appelle la pression de l’air. Et, pour un volume donné, moins il y a d’air, plus la pression est faible. Nous avons une valeur de référence, la pression atmosphérique qui correspond en gros à la force qu’applique l’air à notre altitude: le fameux 1013 HPa. A l’origine, la pression dans le bocal était la même mais avec l’augmentation du volume libre dans le bocal, la pression a diminué. Afin de rétablir un équilibre entre la pression extérieur au bocal et la pression à l’intérieur, il faut que de l’air puisse rentrer dans le bocal. Or, avec le bocal à l’envers, toute la surface ouverte est occupée par l’eau.

Enfin, l’eau possède une propriété bien à elle, sa tension de surface. Cette propriété, due à la structure moléculaire de l’eau, (H2O, c’est à dire deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène), fait que l’eau se comporte comme une sorte de peau à la surface de chaque trou du grillage, empêchant l’air de passer au travers. Par conséquent, l’air appuie sur le grillage pour tenter de rentrer dans le bocal mais l’eau empêche celui-ci de rentrer. Si vous regardez attentivement, vous remarquerez que le grillage se déforme vers l’intérieur du bocal. Ainsi, il ne se déforme pas sous le poids de l’eau mais bien sous la pression de l’air extérieur.

Brèves de comptoir: La pression de l’air est plus forte que le poids de l’eau.

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