Le siphon

Un siphon permet d’extraire par le haut un liquide pour le faire passer d’un récipient supérieur à un récipient inférieur.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un tuyau (diamètre maximal : 2 cm) ;

  • 2 grands récipients, par exemple des bocaux à conserves ;

  • de l’eau.

Montage et réalisation

Prendre un récipient rempli d’eau et le surélever un peu par rapport au plan de la table (d’environ 20 cm).
Placer un deuxième récipient sur la table. Introduire l’extrémité du tuyau jusqu’au fond du premier récipient (voir la photo).
Mettre l’autre extrémité du tuyau à la bouche, aspirer le liquide dans le tuyau puis placer cette extrémité dans le deuxième récipient : l’eau passe du récipient le plus haut au récipient le plus bas.

Explications

Le système étudié est hors équilibre. Examinons à quelle condition l’eau va se mettre en mouvement dans le tuyau. Appelons A l’extrémité du tuyau qui plonge dans le récipient plein, et B celle qui plonge dans le récipient vide. On suppose que le tuyau est plein d’eau et bouché à l’extrémité B. La pression en B est alors donnée par la loi de l’hydrostatique :

et : altitudes des points A et B ; : masse volumique du liquide).
Calculons maintenant la pression en B’, point très voisin de B donc situé dans l’eau du récipient inférieur, mais du tuyau. On applique à nouveau la loi de l’hydrostatique, entgre B’ et un point C pris à la surface du récipient inférieur :

Or A et C sont en contact avec l’atmosphère donc
;
de plus,
 :
il y a donc entre B et B’ une différence de pression
.
Comme h est positif, cette différence de pression provoque un écoulement du liquide de B vers B’, donc du récipient supérieur vers le récipient inférieur.

 

Remarques

Autre expérience sur le même thème : voir « La fontaine ».

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