Découvrir la convection chez soi

Mosaïques : CogitationsScience

mardi 16 décembre 2014

Quand j’étais petit, il y a avait une chose que j’aimais bien pendant les fêtes de fin d’année : faire brûler le papier qui entourait les clémentines. L’expérience était simple à faire : récupérer ce fameux papier, lui donner une forme de tube et le poser sur une petite soucoupe. Enflammer le sommet du tube à l’aide d’une allumette et observer ce qui se passe : le papier finit par s’envoler jusqu’au plafond !

Las, au fil des années, le papier entourant les clémentines s’est fait rare. Et quand nous avions la chance d’en trouver, cela ne marchait pas : le papier était différent. Trop épais ou de structure différente, je ne sais. Jusqu’au jour où j’appris que l’expérience pouvait être reproduite avec un sachet de thé.

Ni une, ni deux, je tente le coup avec ma douce. Voici les ingrédients nécessaires qui ne diffèrent guère : une petite soucoupe, des allumettes et un sachet de thé, si possible d’une marque que vous n’aimez pas.

Videz le contenu du sachet, donnez au papier de thé la forme d’un tube puis posez-le sur la soucoupe. Brûlez au sommet et observez : lorsque le sachet est presque entièrement brûlé, il s’envole brutalement jusqu’au plafond. J’ai filmé le phénomène : ça marche donc ! Même si je trouve que c’est moins spectaculaire qu’avec le papier de clémentine, je vais pouvoir retrouver mon âme d’enfance durant les fêtes qui arrivent.

Et pourquoi le papier s’élève-t-il comme ça ? A cause de l’air chaud produit par la combustion. Il se dilate, devient moins dense et s’élève en haut. L’air froid, situé juste en-dessous, se réchauffe à son tour et s’élève aussi. Et ainsi de suite jusqu’à que le papier soit suffisamment léger pour être entraîné par l’air chaud ascendant. C’est ce qu’on appelle la convection. Si la soucoupe est fraîche, voire froide, la différence de température entre le sommet et la base du tube est plus marquée : le phénomène de convection est alors plus efficace.

Saviez-vous que la convection joue un rôle considérable dans la production des vents, comme la brise de mer et la brise de terre ? Au bord de la mer, sous l’effet du soleil, la terre se réchauffe beaucoup plus vite que la mer. L’air au voisinage du sol, chauffé, s’élève donc et il est remplacé par de l’air plus froid venant des couches au dessus de la mer. Un vent se créé alors au niveau du sol, de la mer à la terre : c’est la brise de mer durant le jour.


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La nuit, c’est l’inverse : la température descend plus vite au-dessus de la terre qu’au-dessus de la mer. Cette fois-ci, l’air est plus chaud au-dessus de la mer. Il s’élève alors puis se dirige alors en altitude vers la terre où il se refroidit. Le vent se dirige alors, au niveau du sol, de la terre à la mer : c’est la brise de terre durant la nuit.


[Source image]

Ce phénomène de brise de mer et de terre ne touche que les premiers kilomètres de côtes. Il n’est donc pas étonnant de constater des différences au bord de la mer par rapport à l’interieur des terres. Épatant ce que nous pouvons apprendre à partir d’un simple tube de papier, non ?!

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