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Un organisme dynamique de Québec qui, chaque jour, transmet le goût et l’amour des sciences et technologies aux jeunes et au grand public des régions de la Capitale-Nationale et de Chaudière-Appalaches!
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La styromousse
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Volume et capacité spatiale
- Changement de forme
- Réaction chimique, transformation de la matière, polymérisation
Explication :
Le polystyrène, appelé styromousse, est le résultat d’une réaction chimique en chaine de polymérisation de son unité de base, le styrène. Chaque maillon attaché aux autres forme un filet qui durcit et emprisonne l’air injecté dans le produit, donnant l’aspect « soufflé » de la styromousse. Or, l’acétone réagit chimiquement en détruisant le filet du polystyrène, provoquant des trous à quelques endroits et permettant de libérer l’air emprisonné. Le produit qui en résulte ramollit et se liquéfie dans l’acétone, perdant tout son volume.
Faites un vœu
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Combustion, température et chaleur
- Courant de convection et déplacement d’air
- Réaction chimique, transformation de la matière, pression des gaz, théorie particulaire des fluides
Explication :
La poche de thé est un matériau combustible qui alimente la flamme. Il se crée une zone de chaleur au-dessus de la flamme. L’air chaud, plus léger (basse pression), prendra de la hauteur jusqu’à ce qu’il s’éloigne de la zone de chaleur. En refroidissant, l’air se densifie (haute pression) et redescend en périphérie de la zone de chaleur. Si l’air s’approche à nouveau de la flamme, le cycle sera répété.
Ce déplacement circulaire de l’air s’appelle courant de convection d’un fluide. La combustion de la poche de thé se poursuivra jusqu’à ce qu’elle soit suffisamment légère pour être entrainée dans le courant de convection et s’envolera.
Le trio volcanique
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Acide et base, flottaison, état de la matière (gaz-liquide-solide)
- Mélange homogène et hétérogène, liquides miscibles
- Réaction chimique, transformation de la matière, réactif limitant, tenson de surface
Explication :
En ajoutant un acide (vinaigre) à une base (bicarbonate de soude) il se produit une réaction chimique au fond du volcan qui produit un gaz (gaz carbonique). L’émergence de ce gaz brasse le mélange homogène eau-colorant-savon-vinaigre, créant de la mousse à la surface du volcan.
Cette mousse est produite, car le savon peut réduire la tension de surface de chaque bulle formée, retardant le moment où elle éclatera. La couleur est possible car le colorant alimentaire est miscible (soluble) à l’eau et au savon. La réaction chimique se poursuivra tant qu’il restera de l’un des réactifs (vinaigre ou bicarbonate de sodium) dans le mélange (milieu réactionnel).
La danse des raisins
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Acide et base, flottaison, état de la matière (gaz-liquide-solide)
- Mélange homogène et hétérogène, densité, surface d’adhésion
- Masse volumique, réaction chimique, transformation de la matière, réactif limitant, tenson de surface
Explication :
En ajoutant un acide (vinaigre) à une base (bicarbonate de soude) il se produit une réaction chimique au fond du verre qui produit un gaz (gaz carbonique). Les bulles viennent s’attacher à la surface irrégulière des raisins sec placés au fond du verre. Ces « flotteurs » diminuent globalement la masse volumique des raisins, qui devient inférieure à celle de l’eau. Les raisins montent à la surface de l’eau ce qui permet aux bulles de gaz d’éclater au contact de l’air. En absence de leurs flotteurs, les raisins coulent et retombe au fond. Le cycle reprend tant qu’il restera de l’un des réactifs (vinaigre ou bicarbonate de sodium) dans le mélange (milieu réactionnel).
La chandelle magique
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Combustion, température
- Succion et étanchéité, condensation de l’eau
- Réaction chimique, transformation de la matière, réactif limitant, pression des gaz, milieu fermé ou ouvert, propriété déformable des matériaux (styromousse)
Explication :
La chandelle est placée à l’intérieur du pot Masson, coupée de l’air ambiant. Sa flamme ne peut donc que consommer que l’oxygène de l’air présent dans le pot Masson. Afin de s’assurer de l’étanchéité entre l’ouverture du pot renversé et de l’assiette de styromousse, de l’eau est ajoutée et une pression est appliquée sur le pot afin qu’il déforme légèrement la styromousse et épouse mieux ses formes.
La réaction chimique de combustion de la chandelle (cire) utilise l’oxygène de l’air pour les transformer en gaz carbonique et vapeur d’eau. La flamme s’éteindra lorsque la quantité d’oxygène (réactif limitant) sera épuisée. Puisqu’une partie de la vapeur d’eau aura tendance à se condenser (température froide de l’environnement) sur les parois du pot, la quantité globale de gaz présent dans celui-ci diminue. La pression intérieure en gaz qui en résulte devient inférieure à la pression extérieure (phénomène de succion). L’air extérieur « pousse » sur l’assiette et le pot afin que les deux restent collés ensemble, même en les soulevant de terre.
La tour des liquides
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Flottaison, état de la matière (liquide-solide)
- Mélange homogène et hétérogène, liquides miscibles, densité
- Masse volumique, poussée d’Archimède
Explication :
Un liquide peut supporter un objet ou un autre liquide en fonction de la densité de chacun. Plus celui-ci est dense et compact (particules rapprochées), plus il sera apte à « soutenir » une substance placée au-dessus.
Dans cette expérience, il est important de verser dans le verre les liquides, dans l’ordre, du plus dense au moins dense. Afin de limiter le mélange de deux liquides miscibles entre eux (par exemple le sirop sucré et l’eau colorée), chaque liquide doit être versé délicatement en laissant couler un mince filet sur le bord du verre. L’huile est placée entre l’alcool à friction et l’eau afin de limiter les risques de mélanges de ces derniers. Lorsque l’on plonge certains objets dans la tour de liquide, leur chute s’arrête au moment où leur densité est inférieure au liquide qui les supporte.
Une autre façon de voir ce concept est par la poussée d’Archimède. Elle correspond à la force particulière que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un fluide (liquide ou gaz) et soumis à un champ de gravité. La pression (force) étant plus grande sur la partie inférieure d’un objet immergé que sur sa partie supérieure, il en résulte une poussée globalement verticale ascendante qui fait flotter l’objet.
Les sables mouvants
Âge cible : 5-8 ans / 9-12 ans / 13-17 ans
Concepts scientifiques :
- Flottaison, état de la matière (solide)
- Mélange hétérogène, densité, énergie de vibration et force de frottement
- Masse volumique, théorie particulaire des fluides
Explication :
En faisant tourner à grande vitesse le moteur placé sous le bac de petit gravier, la rotation inégale du rotor (par le goujon désaxé) transfère une importante énergie de vibration à l’ensemble de la structure. Cette énergie produit une force de déplacement des grains de gravier qui est supérieure à la force de frottement qui les retient : les grains se mettent alors en mouvement telles les particules d’un fluide. Un objet posé sur le dessus du gravier se met alors à couler si sa densité est supérieure au fluide (par exemple un cube de métal) ou reste en flottaison si sa densité est plus faible (par exemple une balle de ping-pong). La vitesse à laquelle un objet coule ou flotte dépend aussi de la grandeur de sa densité.
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