Expérience: la tour des couleurs

22 avril 2022 - Yannick Bergeron, chimiste

Pourquoi un liquide semble-t-il plus « lourd » qu’un autre ?
À cause d’une masse bien particulière.

Ce qu’il te faut : 

(Note: s’il te manque un ou deux liquides, ce n’est pas grave!)

• Un contenant cylindrique (ex. : grand verre)
• Du miel
• De l’eau
• Du sirop d’érable
• De l’huile végétale
• Du sirop de maïs
• Du lait 3.25%
• De l’huile à lampe
• Du savon à vaisselle
• De l’alcool à friction
• Un dé
• Des grains de maïs
• Des tomates cerises
• Un petit écrou
• Des billes de plastique
• Une balle de ping-pong
• Quelques contenants
• Du colorant alimentaire
• Une cuillère

Étapes: 

1. Verse des quantités semblables de chaque liquide dans les différents

contenants.

2. Ajoute quelques gouttes de différents colorants alimentaires aux liquides incolores. Mélange bien avec une cuillère.

3. Transvide en quantité égale les liquides les plus visqueux et lourds dans le

contenant cylindrique, dans cet ordre: 1) miel,  2) sirop de maïs, 3) sirop d’érable,  4) savon à vaisselle. Fais couler les liquides le long de la paroi du contenant pour éviter les éclaboussures et les mélanges.

4. Transvide les autres liquides toujours le long de la paroi: 5) lait,  6) huile végétale.

5. Verse très doucement l’eau colorée (7). Normalement, elle se mélangerait au lait. Mais, ici, l’huile agit comme une barrière, elle laisse couler l’eau doucement à travers elle. Ainsi, l’eau se superpose sur le lait au lieu de se mélanger avec lui.

6. Verse 8) l’alcool à friction et 9) l’huile à lampe.

7. Ajoute doucement quelques objets: tomate cerise, balle de ping-pong, dé, bille de plastique, écrou. Coulent-ils tous de la même façon?

Que se passe-t-il?

Les liquides se superposent en fonction de leur masse volumique. La masse

volumique d’une substance, c’est la masse de cette substance pour un volume précis. Par exemple, la masse du miel dans une tasse bien remplie ou la masse de l’alcool à friction remplissant une autre tasse.

En comparaison, une tasse de miel est plus lourde qu’une tasse d’alcool à friction. La masse volumique du miel est donc plus grande que celle de l’alcool à friction. Chaque liquide possède sa propre masse volumique. On s’en sert donc pour distinguer les liquides. Ou pour les superposer.

En chimie, on mesure la masse volumique en grammes par millilitre avec cette formule mathématique:
Masse volumique = masse/volume

Pour désigner la masse volumique, les chimistes utilisent le symbole
𝞺, la lettre grecque appelée rho.

Par exemple, peu importe le volume d’eau qu’on pèse, sa masse volumique sera toujours de 1,00 g/ml. La masse volumique du miel est 1,42 g/ml, tandis que celle de l’alcool à friction est 0,79 g/ml. C’est pour ça que l’eau se retrouve plus haut que le miel, mais plus bas que l’alcool à friction dans la colonne.

Et les objets?
Si la masse volumique d’un objet est supérieure à celle de l’eau, cetobjet coulera dans l’eau. Si elle est inférieure, l’objet flottera. Dans notre colonne, les objets coulent jusqu’à un liquide avec une masse volumique plus élevée que la leur.