La flamme suspendue

La flamme d’un bec de gaz ne traverse pas la grille métallique placée au-dessus ; mais si on allume le gaz au-dessus de la grille, la flamme semble flotter au-dessus de celle-ci, sans contact avec le bec ! Ce phénomène est une conséquence de la bonne conductivité thermique des métaux.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Capture03

Matériel
  • un bec Bunsen, un camping gaz ou un briquet

  • une grille métallique fine

  • une pince

Montage et réalisation
  • Saisir avec une pince un grillage métallique à mailles fines et l’approcher de la flamme d’un bec Bunsen par le haut. La flamme ne parvient pas à traverser la grille métallique, elle ne brûle qu’en dessous. Déplacer la grille vers le bas en direction de la cheminée du bec : la flamme diminue puis s’éteint lorsque la grille est au contact de la cheminée.

  • Une variante de cette expérience consiste à ouvrir le robinet du bec Bunsen pour faire sortir le gaz mais sans allumer la flamme. Placer ensuite la grille métallique à une distance de quelques centimètres au-dessus de la cheminée du bec et enflammer le gaz par-dessus. La flamme n’apparaît qu’au-dessus de la grille, elle ne peut pas se propager en dessous.

Explications
  • Le gaz inflammable qui sort du bec Bunsen peut passer à travers les mailles de la grille métallique. En revanche, la flamme ne peut pas passer à travers la grille métallique car la chaleur dégagée par la combustion est évacuée par le métal qui est un très bon conducteur thermique. C’est pourquoi, dans la première expérience, la température du mélange gazeux au-dessus de la grille est inférieure à sa température d’inflammation.

  • Dans la deuxième expérience le gaz inflammable traverse la grille métallique : on peut l’allumer au-dessus de la grille. Comme le métal de la grille évacue là encore la chaleur dégagée par la combustion, c’est la température au-dessous de la grille qui est inférieure à la température d’inflammation du gaz.

Remarques

En 1815 le chimiste anglais Humphry Davy (1778-1829) s’est appuyé sur cette propriété pour concevoir une lampe de sécurité pour les mineurs qui porte son nom. La lampe était entourée d’un double grillage destiné à empêcher l’explosion des hydrocarbures se trouvant dans les galeries (coup de grisou). Le grillage métallique laissait passer les gaz inflammables vers la lampe mais il les empêchait de prendre feu à l’extérieur.
Davy_lamp

L’expérience « Eteindre une bougie sans souffler » illustre le même phénomène.

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