Il te faut:
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un petit pot en verre
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du colorant ou de l’encre
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une aiguille à tricoter ou un pic de brochette
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une feuille d’aluminium
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un élastique
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un grand récipient transparent
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de l'eau très chaude
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de l'eau glacée
Que se passe-t-il quand on met de l'eau à chauffer dans une casserole? (Image: CanStockPhoto)
Tu poses une casserole d'eau froide sur la cuisinière. Après un moment, l'eau est chaude. Elle a chauffé par convection. Mais comment cela se passe-t-il? Cette expérience permet de visualiser et de comprendre ce phénomène physique.
un petit pot en verre
du colorant ou de l’encre
une aiguille à tricoter ou un pic de brochette
une feuille d’aluminium
un élastique
un grand récipient transparent
de l'eau très chaude
de l'eau glacée
Après un moment, l’eau colorée forme une sorte de boucle et redescend. Ailleurs dans le pot, les circonvolutions d'eau s'atténuent, les mouvements d’eau colorée se dispersent et la couleur de l’eau s’uniformise peu à peu.
Comme l’eau chaude est moins dense (moins lourde) que l’eau froide, elle sort du petit pot et se dirige vers la surface. Cette eau colorée se refroidit tout en montant, et arrivée à la surface elle à tendance à s’étaler. Le filet d’encre est également «poussé» par l’encre qui continue de sortir du pot et s'élève.
A proximité du pot d’eau chaude, l’eau glacée est un peu chauffée par diffusion de chaleur. Cela crée une différence de température entre le pot d’eau colorée et l’eau au-dessus. L’eau colorée arrivée en surface est devenue plus froide et donc plus lourde que l’eau juste en dessous. Elle redescend, en fait elle coule, en formant une sorte de boucle.
Ces mouvements de convection qui ont lieu dans une casserole d'eau qui chauffe, se retrouvent partout où il y a un fluide soumis à des différences de températures. On l'observe aussi à une toute autre échelle: les masses de roches du manteau terrestre réagissent comme des fluides et elles sont entrainées par des mouvements de convection dus aux différences de températures entre la surface terrestre et le noyau (voir notre article sur les plaques tectoniques).
Texte et images (sauf en haut de page): Rédaction SimplyScience.ch