Faire bouillir de l’eau en dessous de 100 °C

L’eau bout à 100 °C, tout le monde sait cela. Alors si on vous dit qu’on peut faire reprendre l’ébullition en versant de l’eau froide sur le récipient, vous ne le croirez pas… Regardez donc plutôt cette vidéo.


Fiche d’accompagnement de l’expérience:

Matériel
  • un récipient en verre résistant à la chaleur qu’on puisse fermer par un bouchon, par exemple un tube à essais ou un ballon à fond rond

  • un bouchon adapté à l’ouverture du récipient, éventuellement un bouchon à un trou dans lequel on a introduit un tube de verre muni d’un robinet

  • un bec Bunsen

Montage et réalisation

Capture18
Verser de l’eau dans un récipient en verre jusqu’à mi-hauteur.

Faire bouillir l’eau en la chauffant à l’aide d’un bec Bunsen.

Lorsque la vapeur d’eau formée a chassé l’air dans le récipient, on peut éloigner le récipient de la flamme et le fermer à l’aide du bouchon.

L’eau du récipient se refroidit légèrement et elle cesse de bouillir.

Lorsqu’on verse de l’eau froide sur le récipient bouché on observe que l’eau se met à bouillir de nouveau.

Explications

L’eau située dans le récipient commence à bouillir lorsque la pression de vapeur saturante devient égale à la pression qui s’exerce sur l’eau. La pression qui s’exerce sur l’eau lorsque le récipient est ouvert est la pression atmosphérique. A 1013 hPa, l’eau bout à 100°C. Lorsque la pression qui s’exerce sur l’eau est plus faible que la pression atmosphérique, l’eau bout à une température inférieure à 100°C .

Voici comment faire baisser la pression. La vapeur d’eau formée lors de l’ébullition chasse l’air du récipient. Lorsqu’on verse de l’eau froide après avoir bouché le récipient on provoque la condensation de la vapeur d’eau. La pression dans le récipient fermé diminue alors car l’eau qui s’est condensée occupe un volume plus faible que la vapeur d’eau. L’ébullition reprend lorsque la pression dans le récipient devient égale à la pression de vapeur saturante à la température considérée (entre-temps la température a baissé).

On peut mettre en évidence la dépression qui règne dans le récipient fermé en utilisant un bouchon traversé par un tube de verre fermé par un robinet. Lorsqu’on ouvre le robinet après avoir introduit l’extrémité du tube dans un verre d’eau on observe que de l’eau est aspirée dans le récipient.

cette fiche a été vue 27706 fois

Une réflexion au sujet de « Faire bouillir de l’eau en dessous de 100 °C »

  1. Mickaël

    Bonjour,

    Tout d’abord félicitation pour votre site qui regorge d’expériences intéressantes et illustrées en vidéo.

    Je souhaiterais ici commenter l’explication du phénomèn du bouillant de Franklin, qui telle qu’elle est formulée prête à confusion.
    Il est écrit :
    « La pression dans le récipient fermé diminue alors car l’eau qui s’est condensée occupe un volume plus faible que la vapeur d’eau. **L’ébullition reprend lorsque la pression dans le récipient devient égale à la pression de vapeur saturante à la température considérée** (entre-temps la température a baissé). »

    En réalité, avant de verser l’eau froide sur le ballon, le système dans le ballon est *déjà* sur la courbe p=psat(T) dans le diagramme p-T (obligatoire puisqu’on a un équilibre liquide-vapeur dans le ballon) (en supposant pour simplifier qu’il n’y a que de la vapeur d’eau dans la phase gaz, sinon remplacer p par la pression partielle en h20).
    Lorsque l’on verse l’eau froide, la pression chute : dans le diagramme p-T on se retrouve en dessous de la courbe de saturation. Mais le système ne peut pas rester ainsi à l’équilibre : il faut qu’il retourne sur la courbe du diagramme p-T.
    Pour ce faire la pression doit augmenter à nouveau, et ceci se fait par ébullition de l’eau. L’ébullition étant endothermique ceci fait également baisser la température.
    Le système retourne donc sur la courbe p=psat(T) et l’ébullition cesse.

    A contrario, l’explication sur le site laisse penser que l’on est initialement au dessus de la courbe p=psat(T), et qu’en versant l’eau froide on finit par rejoindre cette courbe et déclencher l’ébullition. Mais ce n’est pas le cas.

    Et des mesures de p et T dans l’expérience du bouillant montrent bien qu’on part de la courbe de saturation, pour faire un petit tour en dessous et retourner dessus à la fin, par exemple : http://mmelzani.fr/index.php?page=8#texte66

    Si on ne veut pas rentrer dans tout ces détails on peut formuler l’explication autrement, en disant que pour faire bouillir de l’eau on peut
    – imposer une température supérieure à la température d’ébullition (en chauffant)
    – ou imposer une pression inférieure à la pression de saturation (c’est le cas ici en versant l’eau froide).
    Cette explication là est moins détaillée mais ne laisse pas penser de fausses choses sur le trajet dans le diagramme p-T.

    Bien cordialement.

    Répondre

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*