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Viscosité et température

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Expérience : Viscosité et température

Les liquides ont des propriétés qui leur sont propres. L'une de ces propriétés est la viscosité, nom donné à la résistance d'un liquide à l'écoulement. L'eau, le lait et le jus de fruit sont relativement fluides et s'écoulent beaucoup plus facilement que les liquides épais et plus visqueux, comme le miel, le sirop de glucose, le shampoing ou le liquide vaisselle.

La viscosité est une propriété importante des fluides de forage. Un fluide plus visqueux pourra plus facilement retenir les déblais rocheux et les remonter à la surface. Toutefois, lorsque les liquides sont très visqueux, leur pompage exige une forte pression qui se traduit par un risque accru d'usure du matériel de forage. Les fluides visqueux sont également difficiles à séparer des déblais.

La température joue sur la viscosité de la plupart des liquides. Dans cette expérience, une bouteille de shampoing est chauffée, puis refroidie afin de tester sa viscosité.

Outils et matériel

  • Du shampoing transparent ou légèrement coloré (à température ambiante)
  • Une bouteille de plastique transparent d'une contenance de 444 ml environ avec bouchon [Remarque : utilisez, si vous préférez, deux bouteilles plastiques de shampoing bon marché. Voir étape 2.]
  • Un chronomètre d'une précision de 0,1 ou 0,01 seconde
  • Des petites billes de verre pouvant passer par le goulot de la bouteille
  • Un feutre à encre indélébile
  • Une règle
  • De l'eau chaude (l'eau chaude du robinet fait l'affaire)
  • Un récipient suffisamment large pour y allonger la bouteille
  • De l'eau froide
  • Des glaçons
  • Serviettes en papier
  • Lunettes de sécurité
  • Un thermomètre (facultatif)
  • Un tableau comme celui représenté ci-dessous pour noter vos résultats

Expérience

 

1. Avec le feutre indélébile, dessinez deux lignes faisant le tour de la bouteille, chacune à environ 3 cm des extrémités. Mesurez la distance entre les traits et notez-la sur le tableau.

2. Dévissez le bouchon, introduisez une bille dans la bouteille que vous remplirez ensuite entièrement de shampoing à température ambiante, puis rebouchez-la à fond. [Remarque : si vous avez deux bouteilles de shampoing, vous pouvez introduire la bille dans l'une, puis la remplir entièrement avec l'autre bouteille.]

3. Renversez la bouteille et observez la bille tomber au fond. La bille doit rester logée dans le bouchon. Ainsi, quand vous retournerez la bouteille, vous êtes sûr qu'elle tombera bien au centre.

  

4. Retournez encore une fois la bouteille puis, avec le chronomètre, mesurez le temps que met la bille à passer d'un trait à l'autre, bien au centre de la bouteille. Notez le temps obtenu dans la colonne Température ambiante de votre tableau de données, en regard de la ligne Essai 1.

 

5. Répétez les étapes 3 et 4 quatre fois encore, pour obtenir au total cinq mesures. Calculez ensuite le temps moyen de descente dans le shampoing à température ambiante.

 

 

6. Etudions maintenant la viscosité du shampoing à une température plus élevée. Remplissez le récipient d'eau chaude tirée du robinet ou d'une autre source. Rebouchez la bouteille et allongez-la dans le récipient de façon à ce que l'eau chaude réchauffe le shampoing. Laissez la bouteille allongée pendant 15 minutes en la retournant délicatement toutes les cinq minutes pour que la chaleur soit bien homogène.
Remarque : Veillez à respecter certaines consignes de sécurité avec l'eau chaude. Evitez d'éclabousser de l'eau chaude ou d'y tremper vos doigts. Demandez de l'aide à un adulte.

7. Répétez les étapes 3 et 4 cinq fois de suite et inscrivez les données dans la colonne Shampoing chaud. Calculez ensuite le temps moyen de descente de la bille dans le shampoing chaud.

8. Et avec du shampoing froid, que se passe-t-il ? Découvrons-le ensemble. Remplissez le récipient d'eau froide et allongez la bouteille de shampoing à l'intérieur. Ajoutez une douzaine de glaçons et remuez doucement. Laissez la bouteille dans l'eau froide pendant 15 minutes en la retournant délicatement toutes les cinq minutes pour que la température soit bien homogène.

9. Répétez les étapes 3 et 4 cinq fois de suite et inscrivez les données dans la colonne Shampoing froid. Calculez ensuite le temps moyen de descente de la bille dans le shampoing froid.

 

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Cliquez ici pour consulter nos résultats.

10. Facultatif : Vous pouvez mesurer la température du shampoing avec un thermomètre pour les trois lots de mesure. Vous pouvez également comparer la température du shampoing et la température de l'eau du récipient.


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