Le cri de la bouteille vide
La bouteille bouchée posée sur une table s’écrase toute seule en poussant un cri
Expérience
Matériel : une bouteille d’un litre en plastique transparent.
Faites couler dans la bouteille un peu d’eau bien chaude (à la température maximum de l’eau du robinet – et au moins à 45°), ou un peu plus chaude si vous la faites chauffer dans une bouilloire, sans aller jusqu’à l’ébullition. ATTENTION de ne pas vous ébouillanter dans le transvasement d’une petite quantité d’eau, un demi-verre au maximum !
Videz l’eau et bouchez prestement la bouteille “vidée“ : l’air de la bouteille a été chassé et remplacé par de la vapeur d’eau.
Posez la bouteille, puis regardez et écoutez !
Vos observations
Tout d’abord, vous remarquez de la buée qui se forme sur les parois de la bouteille.
Puis celle-ci se déforme, s’écrase et vous entendez le plastique craquer : c’est « le cri de la bouteille vide ».
Quel est le contenu de la bouteille aux différents moments de l’expérience ?
Elle contient
- au départ …de l’air à la pression atmosphérique
- quand on verse l’eau chaude, la vapeur d’eau qui accompagne toujours l’eau liquide prend la place d’une grande partie de l’air
- puis on ferme la bouteille. La bouteille et son contenu se refroidissent. On voit la vapeur d’eau se condenser sur les parois sous la forme de gouttelettes de buée (= eau liquide).
Comme l’air, la “vapeur d’eau“ est un gaz invisible,
ce n’est pas de l’eau liquide comme la buée.
Vos constats
Quand on bouche la bouteille, de la vapeur d’eau disparait, transformée en buée (en eau liquide) par refroidissement.
Les parois de la bouteille s’écrasent sous l’action d’une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur (consultez la formule express “Mettez la pression à distance” pour en avoir la confirmation et l’explication)
Première Conclusion Locale Provisoire (CLP) :
On imagine bien que si on pouvait transformer les gouttelettes de buée à nouveau en vapeur d’eau, la bouteille serait à nouveau remplie de gaz et reprendrait sa forme initiale.
Deuxième Conclusion Locale Provisoire
La transformation de l’eau liquide en vapeur d’eau ou la transformation inverse de la vapeur d’eau en eau liquide sont des transformations physiques puisque ces transformations ne modifient pas la matière (à la différence d’une réaction chimique ; allez voir le document “Transformations physiques et réactions chimiques“).
Pour avoir une idée de la variation de volume quand l’eau passe de l’état gazeux à l’état liquide
Un litre de vapeur d’eau à la pression atmosphérique pèse un peu moins de 1 gramme. Le volume de cette quantité d’eau à l’état liquide est inférieur à 1 cm3 (soit 1 mL, à peu près ½ phalange de petit doigt !). Une diminution dans un rapport supérieur à 1.000 !.
Dans notre expérience où on a enfermé de la vapeur d’eau dans une bouteille de 1 litre, 1 mL est le volume maximum de l’eau liquide qui a pu se former sous forme de gouttelettes de buée (ce maximum serait obtenu si la bouteille, une fois fermée, ne contenait que de la vapeur d’eau). La bouteille est presque complètement vide, ce que l’on constate en entendant “pschitt“, le son produit par l’air qui entre dans la bouteille dès que l’on ouvre le bouchon.