Papa, dis moi…

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Papa, dis-moi, pourquoi on ne voit pas l’air et le vent ?

Comme on l’a déjà vu pour les nuages, la lumière se reflète sur les molécules qui composent ce que l’on regarde. Dans le cas d’eau, de bois ou de pierre, les molécules sont fixes et ne bougent pas. Mais dans le cas d’un gaz comme l’air, cela est très difficile de les voir car les molécules sont libres et en agitation. Et comme elles sont en mouvement, elles reflètent ainsi très mal la lumière. Sur une faible distance, on ne peut pas voir l’air par contre, plus il y a d’air et plus cet air va devenir bleu. Pour vous en rendre compte, regardez le ciel : quelque soit le temps, et dans le cas de présence de lumière donc le jour, le ciel sera composé d’un dégradé de bleus en fonction de la présence de nuages.
Comme je te l’avais expliqué, la lumière qui vient du Soleil est une lumière qui est constitué de toutes les couleurs de l’arc en ciel. En fonction de la longueur d’onde de la couleur, le rayon de lumière sera plus ou moins diffracté en fonction de la molécule rencontré. Ainsi, quand les rayons du Soleil rentrent dans l’atmosphère terrestre ou le ciel, si tu préfères, ils rencontrent toutes les molécules qui composent l’air que nous respirons. La longueur d’onde qui correspond au bleu est diffracté lorsqu’ils rencontrent les atomes et les molécules qui composent l’air. C’est pour cela que l’on peut voir l’air sur de longues distances.
Dans le cadre du vent, c’est le même principe que l’air. Sauf que c’est un mouvement d’air. Et comme les molécules d’air sont en mouvement, elles le sont encore plus lors d’un coup de vent, et donc c’est pour cela que l’on ne voit pas le vent.

Un sacré courant d'air : le vent

Source : Wikimedia Commons


Papa, dis-moi, pourquoi il y a de la fumée sur le feu ?

Euh celle là, tu me fais me creuser un peu mais je vais tenter de te l’expliquer. Quand quelque chose brûle, par exemple, dans la cheminée, entraîne une transformation en l’un de ces trois états : de la cendre ou de la fumée, comme avec du papier ou en l’état quasi initial, comme avec de la ferraille. Ainsi, lors d’une combustion, tout ce qui est matière organique dans la chose à bruler va se transformer sous la chaleur. Et qui dit chaleur dit production d’énergie. Les matières organiques vont alors se transformer soit en gaz carbonique soit en eau. La fumée est un des résidus de la combustion qui, en fait, sont des cendres et des micro-cendres. L’air chaud, par principe physique, a un mouvement ascendant. C’est cet air chaud qui emmène vers le haut ces cendres et ces micro-cendres. Mais cet air chaud peut rencontrer des courants plus ou moins froids et créer ainsi des tourbillons montants puis descendants en fonction de l’air chaud ou des courants d’air. On appelle ces tourbillons des volutes de fumée. Comme dirait Lavoisier : « Rien ne se créé, rien ne se perd, tout se transforme », et c’est le cas avec le feu qui transforme un combustible en cendre ou en fumée.

Feu de camp avec ses volutes de fumée

Mais d’où vient la flamme ? La flamme est du gaz en combustion, provenant de la décomposition du dioxygène de l’air et du combustible qui forme ainsi du dioxyde de carbone. La combustion forme comme on l’a vu plus haut beaucoup d’énergie et de chaleur. Au niveau moléculaire, à cause de la chaleur, les molécules s’agitent énormément. Et de par cette agitation, la fréquence des collisions augmente, ce qui tend aux molécules de s’espacer. Mais vu que le gaz est beaucoup moins dense que le gaz froid. Alors l’espacement se fera par la verticale donnant ainsi une flamme avec une direction vers le haut.

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Papa, dis-moi, pourquoi une tartine tombe du côté beurré ?

Parce que sinon ce serait trop propre si elles tombaient de l’autre côté… Bah oui, imagine une tranche de pain, sur le bord de la table, bien coupé d’un côté et tartiné de confiture de l’autre côté, et là, d’un coup de coude, tu la fais tomber. Bien sûr, elle ne tombera pas du côté non tartiné, elle tombera du côté tartiné. Cela a été prouvé scientifiquement : c’est de la physique. Techniquement, on peut dire que la tranche de pain ou la tartine n’a fait qu’un demi-tour en tombant d’une table haute d’environ 80 cm. Un chercheur anglais du nom de Robert Matthews a prouvé en 1995 que pour que la tartine fasse un tour complet, il aurait fallu que la gravité terrestre soit plus importante ou que les tables fassent aux alentours de 3m de haut. En fait, il n’y a pas que la gravité ou la hauteur de la table qui jouent mais d’autres facteurs : comment la tranche de pain quitte la table et quelle est le forme de la tartine. Ainsi une tartine convexe (en forme de U dans une vue transverse) aura une chute différente d’une tartine plate, ou si une tranche quitte la table en tombant simplement au niveau de la tranche de la table et donc sera rapidement à la perpendiculaire du sol du fait d’une perte d’équilibre rapide, est différent d’une tranche qui quitte la table de manière parallèle à la table (comme si elle glissait vers le sol) et risque moins de se retourner.
De tels phénomènes peuvent se prouver scientifiquement car si quelque chose peut tourner mal, alors ça ira de pire en pis : on appelle cela la loi de Murphy ou loi de l’emmerdement maximum. Autre exemple : le nombre de personnes qui vous regardent est directement proportionnel à la stupidité de votre action ou l’envie d’éternuer sera inversement proportionnel au taux de remplissage de la bouche.

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Papa, dis moi, pourquoi il existe des flammes bleues et des flammes jaunes ?

Tu t’es déjà demandé pourquoi la flamme d’une bougie est jaune alors que la flamme de la gazinière est bleue ? Nous, oui. Alors voici quelques éléments de réponse.
D’abord, attention il ne faut pas jouer avec le feu, tu pourrais te blesser ou bien déclencher des incendies, si tu as besoin d’allumer quelque chose veille toujours à demander à un adulte avant.
La flamme est le produit d’une combustion. La combustion est une réaction chimique. Elle nécessite trois éléments: un combustible, un comburant et une énergie d’activation. Le combustible peut être par exemple, du bois ou de l’essence, ou du gaz, ou du fer, ou bien de l’huile. Ces éléments sont répartis en cinq types qui correspondent à ce qu’on appelle des classes de feux (A, B, C, D, F), tu peux d’ailleurs les voir sur les extincteurs à l’école, ils sont spécifiques pour éteindre chaque classes de feux.
Le comburant est le second réactif de la combustion, dans la plupart du temps il s’agit de l’air qui nous entoure et plus particulièrement du dioxygène qui est contenu dedans. D’ailleurs un bon moyen d’éteindre certains feux c’est de les priver d’air, en posant une couverture dessus par exemple.
L’énergie d’activation sera par exemple, la chaleur produite par le frottement de l’allumette pour allumer la bougie, ou bien par l’étincelle de l’allume-gaz quand on allume la gazinière.
Lorsque tu allumes une bougie, tu fais fondre la cire. La mèche absorbe la cire liquéfiée et la pousse vers le haut. La chaleur de la flamme vaporise la cire et c’est cette vapeur de cire qui brûle.
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Si tu regardes à la base de la mèche, tu verras que la flamme est transparente. C’est la zone la plus « froide » de la flamme à près de 600°C tout de même! Le dioxygène est naturellement présent dans l’air ambiant, à l’extérieur de la flamme, et la plus grande partie est utilisée avant d’arriver dans la zone proche de la mèche, ce qui explique la température relativement basse.
Ensuite, tu peux voir que le contour inférieur de la flamme est bleu, c’est du à l’émission moléculaire du carbone gazeux, produit de l’une des réactions principales de la bougie : la séparation des atomes d’hydrogène des chaînes de carbone composant de la paraffine.
Au dessus de la mèche, la flamme est orange. L’oxygène, là aussi, a du mal à arriver. La température tourne ici autour des 800°C.
Puis au dessus, la flamme prend sa fameuse couleur jaune. C’est là que les particules brûlent. La température est ici aux alentours de 1200°C.
Dans le cas de la gazinière, le gaz utilisé comme combustible est le butane. La gazinière est conçue pour que la combustion soit complète, c’est ce qui produit des flammes bleues, et la température avoisine les 2000°C.
Le jaune et le bleu ne sont pas les seules couleurs possibles avec les flammes, c’est d’ailleurs ce sur quoi jouent les artificiers quand ils font des feux d’artifices. Pense-y la prochaine fois que tu en verras un !
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Papa dis moi, pourquoi le savon fait des bulles ?

Comme c’est rigolo de faire des bulles de savon dans son bain. Il suffit de prendre un peu de savon dans les mains, le faire mousser avec un peu d’eau, faire un rond avec tes doigts, tu verras une fine pellicule s’y former et en soufflant doucement, tu arriveras à voir une bulle se former et s’envoler.

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Mais pourquoi cela est-il possible ?
Pour répondre à cette question, il faut faire un peu de chimie.
Mais qu’est ce que c’est la chimie ?
La chimie est la science qui étudie la composition et les réactions de la matière. Comme tu le sais, nous, la terre, les animaux, les plantes, sommes composés de molécules, et ces molécules peuvent interagir entre elles et former de nouveaux composants.
Dans notre cas, pour fabriquer du savon, on fait ce qu’on appelle une réaction de saponification. Il s’agit d’une réaction chimique entre une matière grasse, comme de l’huile ou du beurre, et une base comme la soude ou la potasse.
Pour la fabrication de savon solide, on utilise la soude. Pour la fabrication de savon liquide, on utilise la potasse.
Pourquoi alors quand on fait mousser le savon avec de l’eau, est-il possible de faire des bulles ?
Il s’agit du résultat de sa composition chimique. Les molécules qui le composent sont dites amphiphiles, elles sont constituées d’une chaîne d’atomes de carbone, et cette chaîne a une extrémité qui repousse l’eau dites hydrophobe et une extrémité qui attire l’eau dites hydrophile.
C’est là qu’entre en jeux une loi physique qu’on appelle la force de London qui maintient une cohésion entre les parties hydrophobes de la molécule de savon. La bulle est donc formée d’eau qui est maintenue entre deux couches de savon par la partie hydrophile de celui-ci.
Cette cohésion est cependant fragile, il est facile d’éclater une bulle de savon. Et comme c’est amusant de jouer à faire des bulles et courir après pour les faire éclater dans le jardin avec papa et maman ! 🙂

Source: Wikimedia Commons

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