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La gravitation désigne une force qui fait que deux masses s'attirent, comme la Terre et le Soleil. La gravité est le résultat de cette gravitation, elle fait tomber les objets, comme la pomme d'un arbre... On l'appelle aussi la pesanteur.
Ainsi, dans notre exemple, la gravité est la force qui va attirer les gouttes de colorant vers le bas, vers le fond du bécher, donc les faire descendre.

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Compléments scientifiques sur les forces

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Compléments scientifiques sur les forces

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Dans l'expérience privilégiée, deux forces interviennent lorsque le colorant monte ou descend (expérience n°12) :

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C'est une force qui fait flotter un objet, ou qui le fait paraître moins lourd dans l'eau quand il ne flotte pas, qui permet par exemple aux bateaux de flotter.

Effectivement, la poussée d'Archimède est la force particulière que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un fluide (liquide ou gaz) soumis à la gravité. C'est à partir de cette poussée qu'on définit la flottabilité d'un corps
Si la poussée est supérieure ou égale au poids de l'objet, celui-ci flotte. Au contraire, si la poussée est inférieure au poids de l'objet, celui ci coule.
Ici la Poussée d'Archimède permet aux bulles de dioxyde de carbone de monter avec le colorant à la surface.

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De même, nous avons essayé d'ajouter du sel pour modifier la densité, mais cela n'a pas fonctionné non plus...

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On peut remplacer l'eau par du lait( qui est dessous l'huile) et lorsqu'on ajoute du bicarbonate, les bulles qui se dégagent entrainent aussi le colorant...

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Mais elles n'ont pas été toujours concluantes...
Par exemple, nous avons essayé, pour modifier la densité, de faire varier la température.
On a alors mis du colorant dans l'huile (car non miscibles) et mis le mélange à chauffer en espérant que le colorant remonte à la surface, mais cela n'a pas fonctionné...

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Les tâches de colorant migrent le long du papier avec la solution salée. Le noir commence à se séparer en différentes couleurs.
L’eau qui s’élève dans la plaque de chromatographie entraîne avec elle les colorants à des vitesses différentes :  le colorant bleu est mieux entrainé que le jaune et sa tache est donc plus élevée que celle du  jaune( ce qui permet de les distinguer).
Ainsi les colorants ont bougé sans qu'on ne les ai touché !

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Les colorants montent tous seuls...sans y toucher!

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Nous pouvons réaliser une chromatographie :
Nous mettons une tâche de colorant bleu, une de rouge, une de jaune et une des 3 colorants mélangés sur une bande de papier filtre que nous plongeons dans un bécher d'eau salée

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Lorsque l'expérience est terminée, il suffit de rajouter un comprimé ou du bicarbonate pour que cela recommence...

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Cette expérience montre comment on peut faire bouger des couleurs sans y toucher !
Nous avons ainsi répondu au défi n°3...

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Expérience de reconnaissance du dioxyde de carbone

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Expérience de reconnaissance du dioxyde de carbone

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Pour savoir si nous avons bien un dégagement de dioxyde de carbone (gaz carbonique ou CO2 -le chiffre "2" doit être en indice mais nous ne pouvons pas l'écrire ainsi sur le padlet), il suffit de récupérer le gaz par déplacement d'eau et de verser de l'eau de chaux. Si celle-ci se trouble, le gaz est du dioxyde de carbone.

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Pour expliquer la tension superficielle: les molécules de lait à la surface ont une énergie suffisante pour se tenir les unes aux autres avec une bonne cohésion en formant un film. Le produit vaisselle réagit avec le lait et casse ce film en réduisant la tension superficielle ce qui provoque l'éloignement ou déplacement des colorants.

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Nous commençons par émettre des hypothèses avant de réaliser les expériences correspondantes :

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Collège René Cassin
L'Isle-Jourdain

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Voici tout ce que nous avons appris avec ce défi :

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Voici tout ce que nous avons appris avec ce défi :

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Une chromatographie permet de séparer les couleurs en faisant bouger les couleurs (colorants ici).

le produit vaisselle (comportant un "tensioactif") diminue la tension superficielle et ce qui est à la surface s'éloigne alors (déplacement du colorant).

Des liquides peuvent être miscibles entre eux (exemple vinaigre et eau ou eau et colorant) et forment une solution homogène.

Certains liquides ne sont pas miscibles entre eux et forment une solution hétérogène (exemple eau et huile).

Le liquide (exemple de l'eau) dans lequel on dissout un soluté (bicarbonate de soude, sel,... ) est un solvant  et forme une solution(mélange homogène).

Des réactions produisent du dioxyde de carbone ou gaz carbonique (CO2).

Le dioxyde de carbone est identifié grâce au test à l'eau de chaux (qui se trouble si ce dernier est présent).

Si la densité d'un corps est supérieure à celle d'un liquide alors il coule (sinon il flotte sur le liquide).

Un gaz peut être dissout dans un liquide en formant une solution homogène (exemple du dioxyde de carbone dissout dans les boissons gazeuses au repos avant leur ouverture car les bulles ne se voient pas quand la bouteille est fermée).

Les bulles de CO2 sont moins denses que l'eau, elles montent éclater à la surface.

Ces bulles "légères" peuvent entrainer des corps avec elles (colorant ou eau colorée) à la surface du liquide et lorsqu'elles éclatent, le colorant plus dense retombe au fond. De nouveau des bulles transportent le colorant à la surface et ainsi de suite jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de dioxyde de carbone.

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Une première solution consiste à baisser la tension superficielle pour que le colorant s'éloigne mais cela ne fonctionne pas longtemps.
Une 2° solution consiste à réaliser une chromatographie.
Et enfin, une 3° solution (celle que nous privilégions) consiste à faire monter et descendre le colorant par sa différence de densité (grâce à la Poussée d'Archimède, cf vignette spécifique) à l'aide de bulles de dioxyde de carbone (CO2) à travers un liquide non miscible avec l'eau (l'huile) en faisant "l'ascenseur". Les bulles de CO2 entrainent le colorant à la surface (grâce à la poussée d'Archimède), les bulles éclatent et le colorant plus dense redescend (gravité), de nouveau les bulles remontent avec le colorant, éclatent, le colorant redescend...
Ainsi nous avons trouvé comment faire bouger des colorants sans y toucher !

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L'eau et l'huile ne se mélangent pas, ils ne sont pas miscibles et forment un mélange hétérogène. L'eau plus dense est au fond. Le colorant teint seulement l'eau, et non pas l'huile car le colorant alimentaire ne se dissout pas dans l'huile. Il passe à travers l'huile, puis se dissout dans l'eau qui se trouve en-dessous. Les comprimés (ou bicarbonate) se dissolvent dans l'eau et dégagent du dioxyde de carbone (que l'on retrouve dans les boissons gazeuses). Comme elles sont moins denses, en montant à travers l'huile, les bulles de dioxyde de carbone transportent à l'intérieur d'elles de l'eau colorée. Quand les bulles atteignent la surface et éclatent, les gouttelettes d'eau (plus denses que l'huile)redescendent (avec la gravité) à travers l'huile. De nouveau les bulles de dioxyde de carbone transportent le colorant et remontent à la surface (grâce à la Poussée d'Archimède) avant d'éclater et de libérer les gouttes de colorant qui redescendent, etc.

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On peut même mettre le colorant dans le mélange hétérogène eau / huile. Le colorant plus lourd descend doucement dans l'huile puis va descendre dans l'eau et sera miscible avec l'eau. Ensuite, on ajoute un comprimé effervescent qui va se dissoudre. Cette réaction chimique libère entre autres du gaz carbonique (CO2). Ce CO2 forme des petites bulles accolées à des gouttelettes colorées d'eau ou de vinaigre. Ces bulles allègent les gouttelettes colorées qui remontent à la surface. Une fois à la surface, le gaz s'échappe et les gouttelettes coulent à nouveau, etc.
Une vidéo est visible sur le lien suivant :
www.grosfichiers.com/GSJkoE5vgq4Du

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Cette expérience peut se faire grâce à un dégagement de dioxyde de carbone( CO2). Nous avions choisi une réaction entre le bicarbonate de soude et le vinaigre mais il y a d'autres solutions comme un comprimé effervescent. Et oui, lorsqu'il se dissout, il y a également un dégagement de Dioxyde de carbone.
On peut même mettre le colorant dans le mélange hétérogène eau / huile. Le colorant plus lourd descend doucement dans l'huile puis va descendre dans l'eau et sera miscible avec l'eau. Ensuite, on ajoute un comprimé effervescent qui va se dissoudre. Cette réaction chimique libère entre autres du gaz carbonique (CO2). Ce CO2 forme des petites bulles accolées à des gouttelettes colorées d'eau ou de vinaigre. Ces bulles allègent les gouttelettes colorées qui remontent à la surface(grâce à la poussée d'Archimède). Une fois à la surface, le gaz s'échappe et les gouttelettes coulent à nouveau(effectivement elles sont plus denses, attirées vers le sol à cause de la gravité elles vont au fond du bécher), etc.
Une vidéo  est visible sur le lien suivant :
www.grosfichiers.com/GSJkoE5vgq4Du

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On met de l'eau et du vinaigre puis de l'huile. L'eau et le vinaigre sont miscibles mais pas avec l'huile. Il y a un mélange hétérogène. On ajoute le colorant. Le colorant plus dense va au fond et se mélange avec l'eau acidifiée en formant un mélange homogène (eau vinaigre colorant) qui est distincte de l'huile (au fond du bécher).
On met du bicarbonate qui va au fond et se dissout dans l'eau acidifée colorée. Une réaction produit du CO2 (on l'a mis en évidence avec de l'eau de chaux qui s'est troublée). Les bulles de CO2 avec le colorant montent à la surface, les bulles éclatent et le colorant plus dense (dû à la Poussée d'Archimède avec la différence de masses volumiques), redescend au fond puis remonte avec le CO2, etc

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Colorant dans l'huile avec du bicarbonate.
Résultat : le bicarbonate dans l'huile ne fait pas de réaction et ne dégage pas le gaz attendu. Il faut de l'eau acide (grâce au vinaigre) . Nous allons alors mettre de l'eau, du vinaigre et de l'huile.

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Le colorant est miscible avec l'eau, le gaz monte de l'eau colorée mais pas vraiment le colorant. Ainsi on ne répond pas vraiment à la question...
Il faudrait arriver à isoler le colorant pour mieux le voir !
Pour cela il faudrait que l'on mette les gouttes dans un liquide où le colorant ne se mélangera pas, comme l'huile.

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Mettre du colorant dans de l'eau pétillante

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Lors du dernier défi, nous étions arrivés à faire monter et descendre un grain de raisin dans l'eau pétillante, alors, pourquoi pas des colorants ?

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On refait la même chose mais en mélangeant les différents colorants entre eux.
Résultat : fonctionne aussi bien.
A voir sur vidéo jointe.

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Mettre dans le lait le colorant puis ajouter le produit vaisselle :
Résultat : fonctionne bien!
Explications :
le produit vaisselle diminue la tension superficielle et les colorants s'éloignent du savon.
Conclusion : les couleurs bougent sans qu'on ne les touche !
Vidéo : www.grosfichiers.com/9LCjLUdhtRchr

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Mettre dans l'eau le colorant puis ajouter le produit vaisselle :
Résultat : fonctionne un peu mais le colorant se mélange avec l'eau ...
Amélioration : on remplace l'eau par du lait (qui a des molécules de graisse qui ne sont pas miscibles avec le colorant)

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Faire chauffer du lait jusqu'à ce qu'il bout rajouter une goutte de colorant puis du liquide vaisselle.
Résultat : c'est pareil, avec encore un remous supplémentaire lié à l'ébullition.

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Mettre de l'eau dans un récipient puis saupoudrer de poivre. Mettre du savon sur son doigt et toucher l'eau avec.
Résultat : en cassant la tension superficielle, le poivre s'écarte du savon et se déplace en allant sur les bords ! Essayons avec le colorant...

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Expérience avec un trombone pour expliquer la tension superficielle.
Résultat : le trombone flotte grâce à la tension superficielle(comme un film à la surface) et coule si on casse cette tension superficielle avec du produit vaisselle :

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De l'eau dans un récipient
avec du colorant puis on fait vibrer la table.
Résultat : peu probant

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Souffler avec une paille sur la goutte de colorant alimentaire.
Résultat : fonctionne mais pas longtemps...