Fabriquer un densimètre
June 16, 2023
Quand on a quelque chose dans la caboche ... 😉
Après avoir joué avec différentes densités de liquides, nous nous sommes demandé s'il était possible de mesurer la densité. Nous avons découvert qu'il existait un outil scientifique spécifique, le densimètre. Les densimètres du commerce ressemblent un peu à des thermomètres ; mais puisque leur fonction est basée sur le principe d'Archimède, il suffit finalement de plonger un objet gradué dans divers liquides pour pouvoir comparer la force qui les soulève ... ?!
Hop, c'est parti, nous nous sommes mis à cogiter pour fabriquer un densimètre maison avec ce que nous avions sous la main, et vous savez quoi ? Ça marche très bien ! ❤
Vous nous suivez ?
I. Fabriquer un densimètre
Matériel :
Nous avons utilisé aussi un crayon à papier (non photographié). 😏
Comme vous le voyez, aucun matériel spécifique - si ce n'est les tubes à essai. N'importe quel récipient haut et étroit peut les remplacer (il n'est pas nécessaire d'en avoir plusieurs).
Processus :
1. Le corps de notre densimètre sera composé d'une simple paille à boire. La première étape consiste à boucher hermétiquement l'une de ses extrémités - celle qui sera immergée dans nos éprouvettes ...
Allumez la bougie et laissez brûler quelques instants, jusqu'à ce que la cire fonde autour de la mèche. Éteignez, et trempez alors l'une des extrémités de la paille dans la cire molle : raclez dans la pâte chaude (la cire trop liquide n'adhérera pas), plongez-la plusieurs fois. L'objectif est de cacheter complètement la paille, le joint doit être étanche.
2. À présent, on leste notre instrument ! Prenez deux clous en métal (poids total : 1 gramme environ) et glissez-les dans la paille pour la lester.
3. Le densimètre est presque terminé, il ne vous reste qu'à le graduer !
Pour les liquides (comme pour les solides d'ailleurs), le corps de référence est l'eau. Nous allons donc tracer une graduation de référence sur notre instrument, qui se rapporte à la densité de l'eau telle qu'elle est tirée de notre robinet. Idéalement, il nous faudrait de l'eau pure à 4°C, mais l'idée est moins de mesurer précisément les densités que d'avoir un étalon pour les comparer entre elles, donc : take it easy !
Remplissez un tube à essai d'eau du robinet (si vous n'avez pas de tube à essai, essayez de trouver un récipient long et fin). Introduisez délicatement la paille dans l'eau, partie scellée en bas. Coupez l'extrémité de la paille (un petit quart environ) pour plus de stabilité - allez-y au feeling, l'idée est de l'aider à se tenir le plus droit possible.
Graduez : tracer un trait léger au crayon à papier au ras de l'éprouvette. Cette marque servira de repère.
Mesurer ensuite la distance entre ce trait et le niveau de l'eau.
Sortez le densimètre du récipient, posez-le bien à plat et reportez votre mesure sous votre trait tracé au crayon à papier. Tracez une marque au feutre indélébile : ce trait indique la densité de l'eau, et servira de point de comparaison quand on testera la densité de diverses solutions.
4. Vérifions notre densimètre en le replongeant dans l'eau. Vous pouvez faire varier la quantité d'eau dans l'éprouvette, en ôtant ou en ajoutant un peu de liquide. Quelle que soit la quantité d'eau, la densité ne doit pas varier, et le niveau de l'eau doit toujours coïncider avec votre trait noir.
Ça marche ?! Félicitations ! Votre densimètre est prêt pour la phase 2 de l'expérimentation !
II. Comparer différentes densités de liquides
Voici les différents liquides que nous allons tester. 👆 La liste n'est pas exhaustive, n'hésitez pas à utiliser ce que vous avez sous la main (vinaigre, sirop, bière ...) !
1. D'abord, l'eau salée. Ne lésinez pas sur la quantité de sel, et secouez vigoureusement afin de bien le dissoudre. Plongez votre densimètre dans la solution ...
... et lisez le résultat. Oui, l'eau salée est plus dense que l'eau du robinet, puisqu'elle exerce une force plus forte sur notre outil, qui flotte mieux - et notre marque-repère se retrouve donc au-dessus du niveau du liquide. C'est l'occasion d'expliquer à votre enfant pourquoi il est plus facile d'apprendre à nager dans la mer que dans une piscine, et d'évoquer avec lui le cas surprenant de la mer morte. 😊
2. Ensuite, l'eau sucrée. Comme pour le sel, on secoue bien et on n'hésite pas à saturer. Le résultat ne se fait pas attendre ...
L'eau sucrée est plus dense que l'eau douce ! Les molécules de sucre occupent l'espace entre les molécules d'eau, ce qui rend la solution plus dense - plus "serrée", si vous voulez.
Si vous avez envie de "creuser" un peu les folles possibilités de la densité de l'eau sucrée, je vous renvoie à cet article et à sa jolie expérience. 🌈
3. On enchaine avec l'huile végétale ...
L'huile est donc moins dense que l'eau ! N'hésitez pas, d'ailleurs, à peser un volume égal d'eau et d'huile et à comparer les résultats ... Votre enfant sera certainement surpris de constater que l'huile est plus légère ... N'est-ce pas contre-intuitif ? 😏
4. Terminons par l'eau chaude - qu'il vaut mieux garder pour la fin. La chaleur, en effet, va ramollir la cire de notre densimètre, et risque d'endommager notre scellé. Nous avons utilisé de l'eau bien chaude du robinet - évitez l'eau brûlante.
On constate que l'eau chaude est moins dense que l'eau froide ! Encore une révélation contre-intuitive ... On peut donc en conclure que la température modifie la densité de l'eau. Plus l'eau est froide, plus les molécules sont proches les unes des autres - l'eau froide est donc plus dense. Ce qui implique qu'à volume égal, l'eau froide pèse plus lourd que l'eau chaude !
❤ ❤
❤
Bon, je crois que nous allons ajouter une touche de scientificité à nos mois d'été, car ces petites expérimentations nous font bien du bien ! Il y a tant à faire avec les moyens du bords pour construire des p'tits moments inoubliables ...
Je reviens bientôt - j'ai un article sur le feu qui est presque cuit. On redescendra dans les sphères de la vie triviale, puisqu'il sera question de bestioles ... Ceux qui me suivent sur Instagram savent que c'est une explosion d'adoptions, en ce moment, plus ou moins consenties ... mais toujours sources d'une joie indicible !
Prenez soin de vous ! ❤
3 comments
Génialissime, et j’attends avec impatience les expériences de l’été :D
ReplyDeleteGénial 🤩 très utile pour faire du sirop d’érable 😋
ReplyDeleteOh, mais quelle idée fantastique ! C’est très simple et très fun, bien que scientifiquement rigoureux. J’avoue que j’ai un peu honte de moi du coup, je suis diplômée en chimie et jamais ô grand jamais je n’ai réalisé ce genre d’expérience avec mes enfants… enfin nous allons vite réparer cet écueil grâce à vous :)
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