De l'eau qui a du piquant

Objectif

On dispose d'un assiette creuse remplie d'eau à la surface de laquelle on a rependu du poivre moulu qui flotte. Le but est de nettoyer la surface du liquide c'est à dire d'amener le poivre sur les bords sans toucher l'assiette.

Mode opératoire

Remplir une assiette creuse avec de l'eau, répendre sur toute la surfce de l'eau du poivre moulu. Prendre une petite goutte de liquide vaisselle sur le doigt et toucher la surface de l'eau.Miracle !!! Le poivre se déplace comme par magie de l'autre coté de l'assiette.

Explications

Le poivre se déplace comme par magie sur les bords parce que le liquide vaisselle est un agent tensio-actif qui abaisse la tension superficielle de l'eau.
Mais qu'est-ce que la tension superficielle ? Ceci est expliqué dans la manipulation sur le "trombonne flotteur". A cause de la tension superficielle c'est comme s'il y avait une "membrane de molécules d'eau" tendue à la surface .
Mais qu'est-ce qu'un agent tensio-actif ? Les agents tensio-actifs, appelés également agents de surface ou surfactants se rencontrent très couramment notamment dans les savons et détergents.Ce sont des substances amphiphiles , ions ou molécules, de forme allongée qui présente une chaine aliphatique qui leur donne un caractère hydrophobe (queue hydrophobe ou lipophile), et une extrémité polaire (tête hydrophile), qui peut être anionique, cationique ou non ionique.

Représentation d'un tensio-actif :

Lorsqu'on met un tensio-actif dans l'eau, les molécules se placent à l'interface entre l'eau et l'air, les chaines hydrophobes orientées vers l'extérieur. Ces molécules amphiphiles se substituent aux molécules d'eau de surface et abaissent ainsi la tension superficielle du liquide. A l'endroit où vous déposez la goutte de liquide vaisselle, la tension superficielle baisse énormément. Mais le reste de la surface a encore une tension superficielle normale par conséquent les molécules de surface vont se retirer à l'endroit où les forces de tension sont encore les plus fortes c'est à dire vers les bords ( un trou dans une membrane tendue se répand sur les bords très rapidement).Le poivre est alors évacué sur les bords.

Prolongements

Lorsque la tension superficielle d'un liquide est élevée, les intéractions avec les molécules de gaz (air) au dessus de la surface sont très faibles et négligeables comparées aux intéractions entre les molécules de liquide en surface et les molécules internes. Lorsqu'on met un tension actif, la tension superficielle est tellement abaissée que le liquide dans lequel on a versé le détergent mousse lorsqu'on le remue. En effet, en agitant le liquide, on fait s'y dissoudre de l'air d'autant plus facilement que la tension superficielle est faible. Les bulles d'air ensuite, en s'échappant du liquide entraînent avec elles un film de molécules du liquide, faiblement retenu par les molécules intérieures (car tension faible) et forment de la mousse.
0,2 % de tensio-actif de tensio-actif dans de l'eau abaisse sa tension superficielle de 72 dyn/cm à 30 dyn/cm.

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