Du jus de chou magique

Aujourd'hui, avec Papa, on a mis un peu de chou rouge dans une casserole avec de l'eau, on a fait bouillir pendant quelques minutes.

Après, on a filtré et récupéré le jus : c'est tout bleu... alors pourquoi parler de chou rouge ?

C'est l'heure des mélanges : je commence par un peu de jus de citron.

Maintenant, un peu de bicarbonate.

Et enfin, de l'eau de Javel.

Le coin de Papa

Le jus de chou rouge est un excellent indicateur de l'acidité d'un milieu : il est bien violet en milieu acide, plutôt bleu en milieu proche de la neutralité acido-basique, et vire à l'incolore/jaunâtre en milieu basique...

L'eau qui ne coule pas

Ca, c'est très fort...
On remplit un tube à essai d'eau à ras bord et on place un morceau de papier un peu rigide dessus. Avec un peu de doigté, lorsqu'on retourne le tube, le papier reste accroché et l'eau ne coule pas.
Encore plus fort, mais ça ne marche pas à tous les coups : en retirant doucement le papier, l'eau ne coule toujours pas !!

Le coin de Papa
Voilà une bien belle preuve de l'écrasante force pressante exercée sur nous par l'air : une pression de plus de 1 000 hPa, cela représente 100 000 N exercés par m², soit le poids de 10 voitures d'une tonne !!
Enfin, pour expliquer correctement ce qu'il se passe, il faut également penser à la tension superficielle...

L'oeuf dans la bouteille

L’œuf dans la bouteille

Comment faire rentrer un œuf dur dans une bouteille ?
Rien de plus simple : en faisant brûler un morceau de papier dans la bouteille et en plaçant l’œuf sur le goulot !

Merci à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
Le papier qui brûle provoque une dilatation de l'air dans la bouteille ; lorsque le papier s'éteint, l'air refroidit et se rétracte : le récipient étant bouché par l’œuf, la pression interne diminue, et c'est la pression atmosphérique supérieure qui prend le dessus : l’œuf n'est pas aspiré, il est poussé par l'air ambiant !

Pour les plus malins : comment faire ressortir l’œuf de la bouteille ?
Une astuce toute bête, si vous avez compris comment l'oeuf est rentré. L'idée est de produire du gaz dans la bouteille puis de la retourner pour que le gaz produit pousse l'oeuf ! La production de gaz peut se faire avec un bout de craie et du vinaigre, par exemple.

Casser un bout de bois avec une feuille de journal

Comment casser un bout de bois avec une feuille de journal ?

Le poids de l'information est considérable dans notre Société : nous allons en faire la preuve.
On dépose un bout de bois sur le coin d'une table que l'on recouvre ensuite d'une feuille de journal : on tape ensuite sur le bout de bois qui dépasse.

Merci à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
Nous l'oublions souvent, mais nous vivons dans l'air. Or, l'air exerce sur nous une force pressante extrêmement puissante, équivalent au poids de plusieurs voitures qui nous écraseraient ! Pourquoi ne ressent-on rien ? Tout simplement parce que cette force est partout et agit en tout sens.
Cette force s'exerce sur le papier journal et est d'autant plus grande que sa surface est importante : c'est cette force qui appuie également sur le bout de bois sous le journal, de sorte que lorsqu'on tape sur le bout de bois, il casse au niveau du coin de la table !

Court-circuit électrique

L'électricité, ça peut être dangereux...

On branche une ampoule sur une pile : ça s'allume !

On branche trois ampoules les unes à la suite des autres aux bornes de la pile : ça s'allume, mais les ampoules brillent moins fort, comme si la lumière était partagée entre les trois.

Si on remplace une ampoule par un fil, les deux ampoules qui restent brillent un peu plus fort (la lumière est partagée entre les deux ampoules).

Maintenant, on remplace un fil par de la paille de fer entre deux pinces crocodile. Si on remplace 2 ampoules par un fil, l'ampoule restant brille très fort (comme si elle était toute seule, évidemment !).
Si on remplace les 3 ampoules par un fil, c'est la catastrophe : la laine de fer brûle !!

merci et amitiés à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
En fait, la pile a 2 bornes différentes, une + et une -. Son rôle est de faire bouger les électrons du circuit et de créer un courant électrique. Ce courant peut rencontrer des obstacles sur sa route qui lui offrent une certaine résistance : c'est le cas d'une ampoule. Si elle s'allume, c'est que le petit filament à l'intérieur chauffe, comme tout fil soumis à l'électricité. Pour ne pas qu'un fil brûle, il ne faut pas qu'il soumis à un courant trop fort. Avec plusieurs obstacles, le courant est moins fort, les ampoules brillent donc moins. Sans obstacle, le courant est trop fort pour la paille de fer qui s'enflamme instantanément.

Le volcan

Du bicarbonate de sodium alimentaire, du vinaigre, et c'est parti pour un joli débordement mousseux ! Personnellement, quand ça s'arrêtait, je n'avais qu'une envie : rajouter du bicarbonate ou du vinaigre pour que ça continue !

Le coin de Papa
Un joli modèle de volcan effusif...
Le bicarbonate de sodium NaHCO₃ réagit avec l'acide acétique CH₃COOH pour libérer du dioxyde de carbone CO₂, gaz responsable des bulles et de la mousse formée. C'est une réaction acide-base que l'on utilise fréquemment au lycée, par exemple pour illustrer la notion de stœchiométrie.
Ci-dessous, les récipient réactionnels ont été coiffés de ballons de baudruche. Tous contenaient 1,7 g de bicarbonate mais des volumes de vinaigre différents : de 10 à 30 mL par pas de 5 mL, de droite à gauche évidemment ! L'expérience peut même être quantifiée à l'aide d'un pressiomètre...

La Lune

C'est bizarre : des fois, on voit la Lune toute entière, d'autres fois seulement un croissant, et d'autres fois encore, il n'y a pas de Lune du tout ?!
Cette succession de phases différentes dure un tout petit peu moins d'un mois : partant d'une Lune pleine, il faut environ 7 jours pour la voir disparaître à moitié (dernier quartier), puis encore 7 jours pour la voir disparaître totalement (nouvelle Lune). En attendant 7 jours supplémentaires, la Lune sera à son premier quartier puis, au bout de 7 jours encore, la Lune redeviendra pleine. Au total : 7 + 7 + 7 + 7 = 28 jours pour tout observer.
Ces observations différentes sont dues au fait que la Lune tourne autour de la Terre en environ 28 jours. Par ailleurs, la Lune n'émet pas de lumière : elle se contente de réfléchir la lumière qu'elle reçoit du Soleil, comme toutes les planètes du système solaire. Or, cette lumière peut être caché par la Terre : c'est ce qui explique les différentes phases observées.

Chose curieuse, la Lune nous présente toujours la même face, sur laquelle on peut imaginer la tête d'un bonhomme un peu triste... C'est très particulier : en fait, la Lune tourne sur elle-même en 28 jours également ! Papa parle de verrouillage gravitationnel ou encore de synchronicité par résonance, ça m'a l'air bien compliqué.

Des fois, la Lune est bien pleine et même rouge !
C'est en fait la même chose qui se passe lorsque le Soleil se couche, tous les soirs : quand il arrive très bas sur l'horizon, sa lumière traverse une grande épaisseur d'atmosphère, ce qui provoque une modification dans la façon dont on la perçoit. C'est d'autant plus visible (rougeâtre) que l'air est pollué, malheureusement.

Pour la Lune, même si le phénomène est plus rare, c'est ce qui arrive lorsqu'elle se trouve très basse sur l'horizon.Voilà un bel exemple au-dessus de Manhattan (New York).

Et les éclipses de Lune ?
Quelques (rares) fois, la Lune est éclipsée par l'ombre de la Terre : des fois (très rares) même complètement (la Lune disparaît), d'autres fois elle devient toute rousse.

L'éclipse est totale si l'ombre de la Terre couvre toute la Lune, partielle si elle n'en couvre qu'une partie seulement.
A ne pas confondre avec la nouvelle Lune : pendant cette phase, la Lune est entre la Terre et le Soleil ; pendant l'éclipse, c'est la Terre qui est entre le Soleil et la Lune !

La bouteille bleue

Le mélange magique est le suivant, pour 100 mL d'eau :

• 1 g de glucose
• 1 g de potasse ou de soude
• Quelques gouttes de bleu de méthylène

On bouche et on agite bien. La solution, initialement bleue, se décolore doucement. Si on agite de nouveau, la bouteille redevient bleue, et se décolore à nouveau !

 

Le coin de Papa
Si la bouteille est bleue, c'est à cause du bleu de méthylène... mais pourquoi se décolore-t-elle ?

Eh bien, c'est à cause de l'air (plus précisément du dioxygène) qui est enfermé entre le liquide et le bouchon : il est responsable de l'oxydation du glucose en milieu basique : cette oxydation s'accompagne de la réduction du bleu de méthylène et de sa décoloration.

Pourquoi se recolore-t-elle quand on agite ?

En agitant, on incorpore de l'air dans le liquide : le bleu de méthylène est à nouveau oxydé et bleu.

Les étoiles

La nuit, il y a plein d'étoiles. Depuis très longtemps, même pendant la Préhistoire, les hommes se sont posés beaucoup de questions sur ces petits points lumineux qui brillent dans le ciel.

La première ? C'est quoi, une étoile ?
Eh bien, il faut commencer par la plus proche de nous : le Soleil. Il ne ressemble pas aux points lumineux dans le ciel, c'est normal, c'est parce qu'il est très proche de nous - mais c'est une étoile comme les autres. Toutes les autres étoiles sont très très loin de nous, c'est pourquoi elles ressemblent à des points.

Ca ressemble à un jeu, mais pour repérer et différencier les étoiles, les hommes se sont amusés à y voir des figures rigolotes, un peu comme celles qui se dessinent des fois dans les nuages.
En reliant les points lumineux, on peut faire des dessins... En voici quelques-uns.

La Grande Ourse : une casserole
Celle-là, on la voit bien, et toute l'année, plutôt assez haut dans le ciel :

Va pour la casserole... mais d'ici à y voir une grande ourse !! Bon, avec un peu d'imagination, voilà ce que cela peut donner.

La Petite Ourse : une petite casserole avec la queue en l'air
Sur la photo ci-dessous, il y a les deux Ourses... mais où est la Petite ? A droite, évidemment !

Dans le ciel, sur le terrain, ce n'est pas si facile. Il y a une astuce, une fois que l'on a repéré la Grande Ourse.

L'étoile Polaire renseigne, la nuit, sur la direction du pôle Nord : c'est essentiel quand on n'a pas de boussole ni de Soleil !

Cassiopée : un W dans le ciel

 

Orion : trois étoiles alignées et deux très brillantes
Les trois étoiles Alnitak, Alnilam et Mintaka forment le baudrier (ceinture) du Géant. On voit bien la grosse étoile rouge en haut, appelée Bételgeuse, et la grosse bleue en bas, appelée Rigel.

La tache rouge sous l'alignement n'est pas une étoile : c'est une poche de gaz appelée Nébuleuse d'Orion. En voici un agrandissement.

La Terre est ronde : comment le sait-on ?

Aujourd'hui, on sait que la Terre est ronde, parce qu'il y en a plein de photos prises depuis l'espace. Mais honnêtement, pour nous qui sommes sur Terre, elle a plutôt l'air plate, non ?
Et c'est que les hommes ont cru pendant longtemps. D'ailleurs, si la Terre est plate, il se peut qu'elle ait une fin et, qu'une fois arrivé là, on tombe dans l'espace... Heureusement, les grands navigateurs, comme Christophe Colomb ou Magellan, ont montré que cette fin n'existait pas et qu'on pouvait faire le tour du monde par la mer !

Une preuve : les gros bateaux disparaissent progressivement à l'horizon. Ci-dessous, on ne voit que la partie supérieure d'un énorme bâtiment.

Il y a très longtemps, sur ce principe et avec un peu de calcul, le savant Eratosthène a même pu déterminer la taille de la boule terrestre... et il ne s'est pas trompé de beaucoup. Mais il faut attendre beaucoup plus tard, et il n'y a pas si longtemps, pour que les hommes soient convaincus de cette rotondité : Copernic et Kepler ont tracé la voie par l'observation, Léon Foucault a donné le coup de grâce (avant la conquête spatiale) avec son pendule... au XIXème siècle !

L'oiseau buveur

C'est un accessoire curieux que Papa était très fier de me montrer.
Il suffit de mouiller sa tête et de le placer près d'un verre d'eau et c'est parti pour plusieurs heures d'action...

Le coin de Papa
Ah, la nostalgie... J'ai découvert ce jouet en préparant l'agrégation (si si, c'est sérieux).
C'est en fait un moteur à eau , qui fonctionne grâce à l'évaporation de l'eau.
Le principe repose sur une différence de température entre le corps et la tête de l'oiseau.

Pour commencer, humidifiez le bec de l'oiseau. Cette eau, en s'évaporant, refroidit et contracte le gaz contenu dans la tête.
La pression du gaz dans la tête devient alors inférieure à celle du corps dont la température est restée celle de l'atmosphère environnante. Cette différence de température, et donc de pression, entre le corps et la tête de l'oiseau va entraîner une ascension de liquide : l'oiseau, déséquilibré, pique du bec vers le verre d'eau.
L'inclinaison à l'horizontal de l'oiseau égalise les pressions entre le corps et la tête : le liquide redescend vers le corps et entraîne le retour de l'oiseau, bec mouillé, dans sa position initiale. Le cycle peut recommencer, donnant l'illusion d'un mouvement de balancier perpétuel tant que le niveau d'eau dans le verre est suffisamment élevé. Attention également à réaliser cette expérience dans une atmosphère in saturée pour que l'eau du bec puisse s évaporer.

Le moteur Stirling, ou moteur à air chaud, repose sur le même principe que l'oiseau buveur : une différence de température. Il peut fonctionner grâce à n'importe quelle source de chaleur (nucléaire, biomasse, solaire) et même par la seule chaleur dégagée par la main 37° ! L'énergie thermique ainsi produite est convertie en travail, ce dont on peut se rendre compte par la mise en marche de la roue. Ce moteur à combustion externe a de nombreux avantages : en plus d'être indépendant du carburant, il est silencieux et son rendement est supérieur à celui des moteurs à explosion. Actuellement, il est principalement utilisé pour les générateurs de satellites, les pompes à chaleur, les appareils frigorifiques et les groupes électrogènes... seulement !?

Feu chimique

Une pastille de permanganate de potassium et quelques gouttes de glycérol...

Le coin de Papa
Il s'agit d'une oxydation, celle du glycérol par les ions permanganate. Chose remarquable, la flamme n'apparaît pas instantanément : la réaction produit de la chaleur et c'est cette dernière qui provoque l'emballement jusqu'à la combustion. Attention, c'est très chaud !

Mélanger de l'eau et de l'huile

Impossible, direz-vous ?
Prenons un verre d'huile.

Ajoutons de l'eau. On peut voir que l'eau descend en dessous de l'huile.

On mélange et on attend : l'huile reste bien au-dessus de l'eau et les deux ne se mélangent pas.

Ajoutons une goutte de liquide vaisselle et agitons : c'est là que le miracle opère.

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle est riche en tensioactifs : ces molécules possèdent une tête polaire hydrophile et une queue apolaire lipophile. Ici, nous avons mis nettement plus d'huile que d'eau : les molécule d'eau vont être emprisonnées au sein de micelles inversées qui vont lui permettre d'être en suspension dans l'huile. On obtient une magnifique émulsion d'eau dans l'huile.
Les émulsions sont légion en cuisine : la mayonnaise ou encore la mousse au chocolat tire profit des agents tensioactifs de l'oeuf pour faire coexister corps aqueux et corps gras.

L'expérience de Franklin

L'expérience de Franklin

Eh non, Franklin n'est pas qu'une tortue...
Benjamin Franklin (1706-1790) a été un homme politique influent, père fondateur des Etats-Unis d'Amérique, et un grand scientifique.




En 1750, il a montré que l'éclair est fait d'électricité : lors d'un orage, il a joué au cerf-volant en le reliant à une clé... et a découvert le principe du paratonnerre.






En 1762, alors qu'il se promène sur les bord de l'étang de Clapham, il a l'idée d'une expérience pour le moins originale : il dépose un peu d'huile à la surface de l'eau calme.

La tache d'huile qui se forme est très très grande !
L'expérience peut être réalisée à la maison, dans un saladier rempli d'eau, avec un peu de poivre et de liquide-vaisselle.

On saupoudre délicatement et de façon régulière le poivre à la surface de l'eau. Pas trop épais, hein ! Et sans paquet...

Maintenant, magie : avec le bout du doigt (ou un cure-dent pour les gros doigts), on dépose une petite goutte de liquide vaisselle au milieu du saladier...

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle contient des agents tensioactifs qui modifient les propriétés de surface de l'eau. Ces agents sont des molécules "bipolaires" : elles ont une tête polaire hydrophile (qui aime l'eau) et une queue aliphatique hydrophobe (qui déteste l'eau). Pour combler ces deux parties simultanément, les molécules s'organisent à la surface de l'eau un peu "comme les pingouins d'une rookerie" (selon l'expression de Pierre-Gilles de Genne) : les extrémités hydrophobes se dressent en l'air et les molécules sont côte-à-côte, occupant une surface importante à la surface du saladier, comme si la goutte s'était étalée au maximum.
En estimant le volume de la goutte et la surface de la tache, il est même possible d'estimer l'ordre de grandeur de la taille d'un molécule (1 nm)...

De la pâte dégueu

Un peu de farine de maïs, un tout petit peu d'eau (pas trop, sinon ça ne marche pas), éventuellement un peu de colorant... Et voilà un liquide magique qui coule (bon ça, c'est normal) et ne coule plus si on le met dans ses mains et qu'on frotte : on peut même en faire une boule, mais quand on arrête de frotter, ça coule à nouveau !

Le coin de Papa
Voilà un bel exemple de fluide non newtonien rhéoépaississant... La viscosité du mélange augmente avec le taux de cisaillement, ce qui explique qu'on arrive à former une boule en frottant les mains. C'est un comportement assez rare pour être mentionné !

L'anagyre

Où sommes-nous ?

Je vous propose un voyage un peu particulier. Prenons de la hauteur...

Ma maison, mon école et mon village.

Envolons-nous. Mon village est tout près d'Amboise, une ville avec un château royal et le Clos-Lucé, la dernière demeure de Léonard de Vinci.

Toujours plus haut : Amboise est à 30 kilomètres de Tours, les deux villes étant reliées par la Loire.

Mon pays : la France. Tours est dans le département de l'Indre-et-Loire (37), dans la région Centre-Val de Loire.

La France appartient au continent Europe sur la Terre, une belle planète bleue.

Toujours plus loin : la Lune est le satellite naturel de la Terre, elle en est à plus de 380 000 km.

La Terre est l'une des planètes du Système Solaire. Attention, c'est en Anglais : la Terre se dit "the Earth", pour le reste, on devine bien !

Le Système Solaire est constitué d'une étoile, le Soleil, autour duquel gravitent les planètes. Ce Système est perdu en périphérie d'une galaxie, la Voie Lactée, qui compte des milliards d'étoiles comme le Soleil. Bien sûr, l'image ci-dessous est une vue d'artiste : l'Homme n'a pas envoyé de sondes en dehors de la Voie Lactée pour en prendre des photos... C'est donc comme cela qu'elle devrait être, de ce que l'on en sait aujourd'hui.

La Voie Lactée peut se voir depuis la Terre : même les nuits où il fait très beau, sans nuages, il y a cette traînée laiteuse dans le ciel. C'est bien elle ! Et des galaxies comme elle, dans l'Univers, il y en a des milliards...