Dilatation thermique : expériences

Sophia est allée à une fête d'anniversaire et a eu un ballon. Il fait froid, et quand Maria et Sophia rentrent à la maison, le ballon commence à changer. Oh non! Mon ballon rétrécit ! L'air s'échappe-t-il ?

Ne t'inquiète pas Sophia ! Parce qu'il fait froid, le gaz dans le ballon prend moins de place. Rentrons à la maison et je vais te montrer comment ça marche ! À la maison, Maria sort une bouteille en verre à goulot étroit, deux bols, une balance de cuisine et un nouveau ballon. Elle remplit un bol d'eau chaude et l'autre bol d'eau froide et de glace. Maria étire l'ouverture du ballon autour de l'extrémité de la bouteille et le fixe fermement.

Cela scelle la bouteille et emprisonne l'air à l'intérieur. Elle pèse la bouteille sur la balance : elle pèse 200 grammes. Ce poids est la masse combinée de la bouteille, du ballon et de l'air emprisonné à l'intérieur. Ensuite, Maria place soigneusement la bouteille dans l'eau chaude. Le ballon commence à grossir !

Maria pèse à nouveau la bouteille. Elle pèse exactement le même poids qu'avant ! Cela signifie que la quantité d'air n'a pas changé. Mais d'une manière ou d'une autre, l'air a rempli le ballon. Comment?

Lorsque Maria place la bouteille dans de l'eau chaude, la chaleur de l'eau transfère l'air qui est à l'intérieur de la bouteille. Les particules de gaz dans la bouteille commencent à se déplacer plus rapidement et se dispersent. Cela signifie que le volume du gaz à l'intérieur augmente. C'est pourquoi le ballon se gonfle ! L'air à l'intérieur de la bouteille se dilate en raison de l'augmentation de la température.

Ce phénomène est connu sous le nom de dilatation thermique. Ensuite, Maria prend la même bouteille et la place dans l'eau glacée. Le ballon se dégonfle immédiatement, comme si l'air s'était échappé. Quand les filles pèsent la bouteille, la masse n'a pas changé cette fois non plus. Cela signifie que la même quantité d'air est toujours à l'intérieur.

Lorsque Maria place la bouteille dans de l'eau froide, la bouteille et l'air à l'intérieur se refroidissent. Les particules ralentissent et se rapprochent. L'air prend moins de place et le ballon rétrécit. La baisse de température provoque la contraction de l'air. La même chose peut arriver aux liquides et aux solides !

Voyons voir! Prenons un thermomètre. Il a une ampoule remplie de liquide coloré et un tube très étroit qui lui est relié - un capillaire. Note le niveau de liquide dans le capillaire. Plonge, ensuite le thermomètre dans une tasse d'eau tiède, puis dans de l'eau froide.

Remarques tu un changement au niveau du liquide à l'intérieur du capillaire ? Tout comme l'air dans le ballon, le liquide à l'intérieur du capillaire du thermomètre se dilate lorsque la température augmente et se contracte lorsque sa température diminue. C'est ainsi que fonctionne le thermomètre ! Pour observer comment les solides se dilatent, regarde cette expérience. Il s'agit de deux objets : une boule de métal et un anneau de métal. À température ambiante, le diamètre de la boule et de l'anneau est presque le même, mais la boule peut à peine traverser l'anneau.

Maintenant, chauffe la balle pendant quelques minutes. et essaie de la passer à nouveau dans l'anneau. Ça ne rentre pas ! Le métal chauffé a augmenté de volume : il s'est dilaté. Mais laisse la balle refroidir dans de l'eau froide, et elle traversera à nouveau facilement l'anneau ! Sophia, regarde !

Depuis que nous sommes rentrées pour faire ces expériences, ton ballon est redevenu normal ! Youpi !