La fabrication d un siphon. I. L intrigue

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1 M4 La fabrication d un siphon I. L intrigue

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3 II. Comment la cuve contenant de l'engrais s est-elle vidée? Expérience. Dans la fabrique d'engrais de Mme Patatouille, une énorme cuve s'est vidée en une nuit dans le lac. Pourtant, tout a été vérifié, aucune valve n'était ouverte. Personne n'a pénétré dans l'usine pendant le week-end. Comment la cuve a-t-elle pu se vider toute seule? Pour cette nouvelle expérience, tu dois avoir devant toi : - deux bouteilles en plastique (de 33cl de préférence) - un tuyau transparent d'environ 60 cm - de l'eau du robinet - un peu de grenadine - un entonnoir 1. Pose une bouteille sur une table, une autre à proximité sur une chaise. Prends le tuyau et place une des extrémités dans la bouteille sur la table. Le tuyau doit pouvoir relier la bouteille qui est sur la chaise et celle qui est sur la table. 2. Lorsque tu t'es assuré que le tuyau relie les bouteilles, enlève-le et remplis la bouteille qui se trouve sur la table avec de l'eau mélangée à du sirop de grenadine. Situation A 3. Mets une extrémité du tuyau dans la bouteille remplie, puis mets l'autre extrémité dans la bouteille vide. 4. Qu'observes-tu? Es-tu surpris?

4 Situation B 5. Fais la même expérience : mets une extrémité du tuyau dans la bouteille remplie, puis aspire par l autre bout, jusqu à ce que le tuyau soit rempli de sirop. 6. Bouche vite le tuyau avec un doigt, puis mets-le dans la bouteille vide. 7. Qu observes-tu? Es-tu surpris? Situation C 8. Fais la même expérience en posant une bouteille pleine de grenadine sur une chaise et une bouteille vide sur la table. 9. Mets une extrémité du tuyau dans la bouteille remplie, puis aspire par l autre bout, jusqu à ce que le tuyau soit rempli de sirop. 10. Bouche vite le tuyau avec un doigt, puis mets-le dans la bouteille vide. 11. Qu observes-tu? Es-tu surpris? III. Résultats Situation A J ai placé une extrémité du tuyau dans chaque bouteille, il ne s est rien passé. Situation B J ai placé une extrémité du tuyau dans la bouteille posée sur la table. J ai aspiré le liquide, puis placé le tuyau dans la bouteille posée sur la chaise. Le contenu de la bouteille posée sur la table s est vidé dans la bouteille posée sur la chaise. Le tuyau a fonctionné comme un siphon. Le sirop de grenadine a été aspiré par le tuyau. Situation C J ai posé la bouteille vide sur la table et la bouteille pleine sur la chaise. J ai placé une extrémité du tuyau dans la bouteille posée sur la chaise. J ai aspiré le liquide, puis placé le tuyau dans la bouteille posée sur la table. Il ne s est rien passé.

5 Voici le schéma de la cuve de Mme Patatouille. a. La cuve peut elle se vider si on la remplit jusqu au pointillé? Pourquoi? A quelle situation ce cas de figure correspond-il? Non, car le tuyau de vidange n est pas entièrement rempli : le siphon n est pas amorcé, il ne peut pas fonctionner. b. Jusqu où la cuve devait-elle être remplie, le vendredi soir, pour qu elle se vide dans le lac? Pour que la cuve se vide, elle a dû être remplie au-dessus de la partie horizontale du tuyau. Dessine ce niveau sur le schéma. c. Explique ce qu il s est passé alors. N oublie pas les mots de liaison pour faire ta démonstration. J ai vu que, le vendredi soir, la cuve était remplie au-dessus du tuyau horizontal. Donc, le tuyau s est rempli de liquide et le siphon s est alors amorcé. Ensuite, comme dans l expérience que nous avons faite, la cuve s est entièrement vidée dans le lac.

6 IV. Connaissances 1. Qu est-ce que la pression? Lorsque tu plonges au fond d une piscine, tu as un peu mal aux oreilles, tu es «écrasé» par le poids de l eau au-dessus de toi : c est la pression! En effet, plus tu descends sous l eau, plus il y a d eau au-dessus de toi, et donc plus la pression est importante. L eau appuie fort sur une petite membrane qui se trouve dans ton oreille : le tympan. Ce phénomène est parfois dangereux pour les plongeurs qui descendent très profond : le tympan peut être percé par la trop forte pression. 2. Des phénomènes de pression. Le siphon Si un automobiliste tombe en panne d essence, un autre automobiliste peut lui donner un peu d essence de sa voiture avec un tuyau. Comme par magie, l essence va passer du réservoir plein au réservoir vide! On appelle cela un siphon, mais pour que cela fonctionne il faut réunir deux conditions : - le siphon doit être amorcé, c est-à-dire que le tuyau doit être rempli du liquide du réservoir plein ; - la ligne de niveau du réservoir plein doit être plus haute que la ligne de niveau du bas du tuyau. Comme les lignes de niveau sont à différentes hauteurs, il y a une différence de pression, et l eau d en haut va couler vers le réservoir du bas, pour rééquilibrer la différence de pression.

7 La pression atmosphérique. L air qui est au dessus de nous, jusqu aux nuages, appuie sur notre tête : c est la pression atmosphérique. Mais, nous ne nous en rendons pas compte, car nous y sommes habitués depuis notre naissance. La pression de l air est plus forte au bord de la mer qu en haut des montages : il y a moins d air au dessus de nous lorsque nous sommes déjà haut perchés! C est la raison pour laquelle l eau bout à 100 C au niveau de la mer, et à 90 C en haut du mont Blanc, car pression et température sont liées. Cette propriété est utilisée lorsque l on fait cuire des légumes dans une cocotteminute. Dans la cocotte, la pression est plus élevée que dans la cuisine. L air contenu dans la cocotte chauffe plus vite que dans une casserole, et les aliments cuisent plus vite! La pression atmosphérique est un des éléments qui influencent le temps qu il fait. La différence de pression entre différentes régions crée les déplacements d air. L air va des régions où la pression est plus haute vers celles où la pression est plus faible : comme dans l expérience des siphons, la nature cherche à établir l équilibre lorsqu il y a des différences de pression. Le château d eau Un château d eau est un gros réservoir placé en hauteur. Il est rempli à l aide de pompes qui puisent l eau des nappes souterraines. De ce réservoir partent des canalisations qui arrivent jusqu au robinet de la cuisine ou de la salle de bains des maisons. Les maisons sont plus basses que le château d eau et les robinets représentent les points les plus bas des tuyaux. Quand on ouvre un robinet, c est comme lorsqu on enlève son doigt qui bouche le tuyau d un siphon : de l eau jaillit. C est pour cela que les maisons situées aux points les plus hauts d une ville ont moins de pression que les maisons situées aux points les plus bas.

8 V. Retour à l enquête Trois personnes sont responsables d un acte de pollution, mais aucun des produits déversés ne peut avoir causé directement la mort des poissons. - Des produits chimiques provenant du laboratoire pharmaceutique avaient déjà été versés dans le lac sans provoquer de catastrophe. - L huile de vidange à la surface de l eau a pu provoquer l asphyxie des poissons, mais la mort aurait été plus lente. - L engrais n est pas nocif pour les animaux.

9 Que s est-il passé?