Faire sauter une pièce

En chauffant avec les mains l’air contenu dans une bouteille, on peut faire sauter une pièce de monnaie posée sur le goulot.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • une bouteille en verre

  • une pièce de monnaie

  • éventuellement une bassine ou une casserole

Montage et réalisation

Rincer une bouteille de verre avec de l’eau froide et mouiller la partie supérieure du goulot.

Poser sur le goulot mouillé une pièce de monnaie de taille suffisante pour boucher l’ouverture.

Prendre la bouteille dans ses mains comme sur la figure: on voit bientôt la pièce se soulever puis retomber sur le goulot.

Ces « sauts » de la pièce se reproduisent encore un certain nombre de fois.

Si l’on plonge la bouteille dans l’eau chaude, on voit la pièce effectuer plus de sauts et à intervalles de temps plus courts.

Explications

L’eau posée sur le goulot constitue un joint étanche entre la pièce et la bouteille.

Le volume V et le nombre de molécules N de l’air emprisonné restent constants.

La chaleur cédée par les mains à la bouteille échauffe l’air qui y est enfermé : sa température T augmente.

D’après la loi des gaz parfaits

la pression de l’air enfermé augmente.

Pour une certaine valeur de la pression, la pièce se soulève légèrement. Il y a alors un peu d’air qui s’échappe avant que la pièce ne retombe.

Il en résulte une diminution du nombre de molécules dans la bouteille et la pression baisse.

Le phénomène se reproduit un certain nombre de fois jusqu’à ce que les mains n’arrivent plus à échauffer suffisamment la bouteille.

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