S’il est un outil indispensable à la sorcière, c’est bien son chaudron. Mais comment fait-elle, la sorcière, pour en faire s’échapper d’un coup autant de fumée ? La magie ? Non, juste un peu de science. Les explications en vidéo de Laure-Lise Chapellet, docteur en chimie à l’ENS de Lyon.
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Des sorcières, on en rencontre dans beaucoup d'histoires pour les enfants. On les découvre souvent dans leur antre, en train de faire mijoter une potion dans leur chaudronchaudron. Tout à coup, une fumée dense s'en échappe et les sorcières lâchent un ricanement à faire froid dans le dosdos. Magie noire ? Peut-être. En tout cas, le même effet peut être facilement obtenu en faisant appel à quelques principes scientifiques.
Pour reproduire l'expérience présentée dans la vidéo, il vous faudra réunir le matériel suivant :
- Grand cristallisoir en verre
- Cristallisoir contenant de l'eau savonneuse
- Sopalin
- Dewar contenant de l'azote liquide
Ainsi que de l'acétone, à manipuler avec les précautions suivantes :
Le protocole à suivre est le suivant :
Mettre de l'acétone au fond du cristallisoir. Verser de l'azote liquide dans le cristallisoir. Rouler un morceau de sopalin en bandelette et le tremper dans l'eau savonneuse. Enduire les bords du cristallisoir avec la solution savonneuse pour faciliter la formation d'un film puis faire glisser la bandelette sur le bord du cristallisoir pour former le film. Observer la formation et l'éclatement d'une bulle de gaz.
Qu’est-ce que la fumée que l’on observe ?
Dans cette expérience, on utilise un mélange d'azote liquide et d'acétone qui est à très basse température (-94 °C). Au contact de l'air extérieur à 25 °C, le mélange se réchauffe et s'évapore : on obtient alors un gaz contenant du diazote et de l'acétone. Cependant, ces deux gaz sont incolores, indétectables par l'œilœil et ne sont ainsi pas responsables de la fumée qui se forme au-dessus du cristallisoir.
Le composant responsable de la fumée est en réalité la vapeur d'eau qui est naturellement contenue dans l'atmosphèreatmosphère. En effet, la température de l'air juste au-dessus du cristallisoir est suffisamment basse pour provoquer le changement d'état de la vapeur d'eau produisant ainsi des microcristaux d’eau. Ces particules solidessolides en suspension dans l'air forment alors la fumée qui est observée sur la vidéo.
L’usage d’un azote liquide : quels risques ?
La température de l'azote liquide est de -196 °C. Dans cette expérience, il est combiné à de l'acétone et la température du mélange obtenu est de -94 °C. Pour se protéger, l'expérimentateur peur utiliser des gants spéciaux pour le froid. En revanche, il ne faut surtout par utiliser des gants usuels de laboratoire en latexlatex ou en nitrile pour manipuler ces mélanges. En effet, les matériaux de ces gants pourraient se contracter sous l'effet du froid, se coller à la peau et provoquer de fortes brûlures par le froid.
Pour des manipulations où l'expérimentateur est amené à immerger sa main dans l'azote liquide ou à tenir un récipient très froid, l'utilisation des gants spécifiques est indispensable. Cependant, si le contact avec la peau ne dure que quelques secondes, il est possible de manipuler l'azote sans gant. En effet, la chaleurchaleur de la peau suffit à former une couche d'azote gazeux protectrice sur laquelle l'azote liquide ruisselle ne provoquant pas de brûlure.
