Gonfler un ballon avec de l’eau gazeuse

Un ballon de baudruche est placé sur une bouteille d’eau gazeuse qui vient juste d’être débouchée.Le gaz carbonique dissous dans l’eau se libère et vient gonfler le ballon.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • une bouteille d’eau gazeuse pleine, fortement gazéifiée

  • un ballon de baudruche

Montage et réalisation

Gonfler le ballon de baudruche une première fois avant l’expérience pour détendre la membrane en caoutchouc puis le dégonfler.

Retourner l’embouchure du ballon dégonflé sur le goulot de la bouteille comme sur la figure.

Secouer la bouteille d’eau gazeuse : le ballon se gonfle fortement.

Explications

Lorsqu’on secoue la bouteille, on fait passer à l’état gazeux le dioxyde de carbone (CO2) qui était dissous dans l’eau. Ce gaz occupe un volume V donné par l’équation d’état des gaz parfaits :

(V : volume du CO2 passé à l’état gazeux ; T température absolue de l’expérience ; p : pression du gaz ; : constante de Boltzmann ; N : nombre de molécules dans la phase gazeuse).

La pression du gaz à l’intérieur du ballon est à peine supérieure à la pression atmosphérique.

Le nombre de molécules de gaz augmentant et la pression diminuant (la pression dans la bouteille à l’origine était supérieure à la pression atmosphérique), le volume du gaz augmente.

Le volume de la solution reste pratiquement constant.

Remarques

On est surpris de voir comme le volume occupé par le dioxyde de carbone est grand ; il est du même ordre de grandeur que le volume d’eau gazeuse.

L’agitation augmente la vitesse de passage du dioxyde de carbone de l’état dissous à l’état gazeux (dégazage).

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