Vous pouvez écraser une canette de soda avec juste une source de chaleur et un bol d'eau. Il s'agit d'une démonstration visuelle de quelques principes scientifiques simples, notamment la pression de l'eau et le concept de vide. Ces expérimentations peuvent être réalisées par l'enseignant sous forme de démonstration ou par des élèves de terminale sous supervision.
Étape
Partie 1 sur 3: Broyage des canettes de soda
Étape 1. Versez de l'eau dans une canette de soda vide
Rincez la canette de soda avec de l'eau et laissez environ 15 à 30 ml (1-2 cuillères à soupe) d'eau dans la canette. Si vous n'avez pas de cuillère à soupe, versez juste assez d'eau pour couvrir le fond de la boîte.
Étape 2. Préparez un bol d'eau glacée
Remplissez un bol d'eau froide et de glaçons ou d'eau réfrigérée au réfrigérateur. Un bol assez profond pour immerger la canette rendra l'expérience plus facile mais pas obligatoire. Un bol propre vous permettra de voir plus facilement la boîte s'effriter.
Étape 3. Prenez des verres et des pinces anti-éclaboussures
Dans cette expérience, vous allez chauffer cette canette de soda jusqu'à ce que l'eau qu'elle contient bout, puis la transférer rapidement. Tout le monde à proximité devait porter des lunettes anti-éclaboussures au cas où l'eau chaude leur éclabousserait les yeux. Vous aurez également besoin d'une pince pour ramasser la canette chaude sans vous brûler, puis la retourner dans un bol d'eau glacée. Entraînez-vous à ramasser des boîtes avec des pinces pour être sûr de pouvoir les saisir fermement.
Procédez uniquement sous la surveillance d'un adulte
Étape 4. Chauffer la boîte sur le poêle
Placez la canette de soda juste au-dessus de la cuisinière, puis baissez le réglage de chaleur. Laissez l'eau bouillir à l'extérieur de la boîte, pétillante, et laissez évacuer la vapeur pendant environ 30 minutes.
- Si vous sentez quelque chose d'étrange ou de métallique, passez immédiatement à la section suivante. L'eau peut bouillir ou la chaleur est trop élevée, ce qui fait fondre l'encre ou l'aluminium dans la boîte.
- Si votre poêle ne peut pas chauffer la canette de soda, utilisez une plaque chauffante ou utilisez des pinces avec des poignées résistantes à la chaleur pour tenir la canette de soda sur la cuisinière.
Étape 5. Utilisez des pinces pour retourner la boîte chaude dans l'eau froide
Tenez la pince avec votre paume vers le haut. Utilisez les pinces pour ramasser la boîte, puis retournez-la rapidement sur l'eau froide, en plongeant la boîte dans le bol d'eau.
Préparez-vous à une forte détonation car la canette se brise rapidement
Partie 2 sur 3: Comment ça marche
Étape 1. En savoir plus sur la pression atmosphérique
L'air qui vous entoure vous comprime ainsi que tout le reste, avec une pression de 101 kPa (14,7 livres par pouce carré) lorsque vous êtes au niveau de la mer. Cette pression est généralement suffisante pour briser une canette, voire une personne ! Cela n'arrive pas parce que l'air dans la canette de soda (ou toute autre substance dans votre corps) pousse avec la même quantité de pression, et parce que la pression de l'air le dissipe en appuyant sur nous dans toutes les directions de manière égale.
Étape 2. Découvrez ce qui se passe lorsque vous chauffez une canette d'eau
Lorsque l'eau dans la boîte bout, vous pouvez voir l'eau commencer à quitter la boîte sous forme de gouttelettes d'eau dans l'air ou de vapeur. Une partie de l'air contenu dans la boîte est expulsée lorsqu'elle bout, pour faire de la place aux gouttelettes d'eau en expansion.
- Même si la boîte avait perdu son air à l'intérieur, elle ne s'était pas encore brisée, car l'humidité présente dans l'air se pressait de l'intérieur.
- Généralement, plus vous chauffez un liquide ou un gaz, plus il se dilate. S'il est dans un récipient fermé pour qu'il ne se dilate pas, le liquide ou le gaz se comprime encore plus.
Étape 3. Comprenez le processus des boîtes de conserve écrasées
Lorsque la boîte est retournée dans de l'eau glacée, la situation change de deux manières. Premièrement, la canette n'est plus en contact avec l'air car l'eau bloque l'ouverture. Deuxièmement, l'humidité dans la boîte peut refroidir rapidement. La vapeur d'eau rétrécit à nouveau jusqu'à son volume initial, devenant la quantité d'eau au fond de la boîte. Soudain, la pièce est devenue vide – même pas d'air ! L'air qui avait été pressé de l'extérieur de la boîte n'avait soudainement plus de pression de l'intérieur, détruisant ainsi l'intérieur.
Un espace qui n'a rien dedans s'appelle le vide.
Étape 4. Regardez attentivement la boîte pour d'autres effets de cette expérience
L'apparition d'un vide ou d'un espace vide dans la boîte a un effet autre que celui de faire éclater la boîte. Observez attentivement la boîte pendant que vous la plongez dans l'eau, puis soulevez-la. Vous remarquerez peut-être qu'un peu d'eau pénètre dans le bidon et s'égoutte à nouveau. En effet, la pression de l'eau exerce une pression sur les trous de la boîte, mais peu de choses peuvent remplir la boîte avant que l'aluminium ne se désintègre.
Partie 3 sur 3: Aider les élèves à apprendre des expériences
Étape 1. Demandez aux élèves pourquoi la boîte a été écrasée
Remarquez si les élèves ont des idées sur ce qui est arrivé à la boîte. Ne soyez pas d'accord ou ne blâmez pas leurs réponses à ce stade. Acceptez chaque idée et demandez aux élèves d'expliquer leurs processus de réflexion.
Étape 2. Aidez les élèves à réfléchir aux variations de l'expérience
Demandez aux élèves de faire de nouvelles expériences pour tester leurs idées et demandez-leur ce qu'ils pensent qu'il se passera avant de faire la nouvelle expérience. S'ils ne peuvent pas penser à une nouvelle expérience, aidez-les. Voici quelques variantes qui peuvent être utiles:
- Si un élève pense que l'eau (et non l'humidité) dans la boîte est la raison pour laquelle la boîte se brise, laissez l'élève remplir toute la boîte d'eau et regardez si la boîte se brise.
- Essayez la même expérience avec un contenant plus solide. Les matériaux plus solides mettront plus de temps à se désintégrer, ce qui donnera à l'eau glacée plus de temps pour remplir la boîte.
- Essayez de refroidir la boîte pendant un moment avant de la mettre dans l'eau glacée. Cela entraînera une plus grande quantité d'air dans la boîte de sorte que l'écrasement soit moins sévère.
Étape 3. Expliquez la théorie derrière cette expérience
Utilisez les informations de la section Comment ça marche pour expliquer aux élèves pourquoi les canettes se brisent. Demandez-leur si cette information correspond à l'idée qu'ils ont eue au cours de l'expérience.
Des astuces
Plongez le bidon dans l'eau à l'aide de pinces et ne le laissez pas tomber
Avertissement
- La canette et l'eau qu'elle contient seront chaudes. Faites reculer le public lorsque la canette est retournée dans l'eau, pour éviter de se blesser à cause des éclaboussures chaudes.
- Les enfants plus âgés (à partir de 12 ans) peuvent le faire seuls, mais uniquement sous la surveillance d'un adulte ! Ne permettez jamais à plus d'une personne de manifester à moins que plus d'un superviseur ne soit présent.
