Former une très belle bulle d'huile en suspension dans un mélange eau-alcool
Difficulté
Technique
Durée
15-20 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière
Introduction
Les différents liquides que nous avons dans notre quotidien présentent des densités différentes. En particulier, la densité de l'alcool est plus faible que celle de l'huile qui est elle même plus faible que celle de l'eau. Aussi on peut former des colonnes de densité en empilant eau, puis huile, puis alcool.
Un développement possible de cette première observation est de former une bulle d'huile qui va se trouver en suspension dans un liquide qui aura une densité très similaire.- Matériel et outils
Huile 
Les huiles végétales sont essentiellement constituées d'acides gras et les huiles animales d'esters de la glycérine.
Verre 
Un verre est un récipient utilisé pour boire de forme tubulaire, dont les parois sont solidaires et hermétiques. Il est destiné à recevoir des liquides. Il est constitué d'une paraison (corps ou contenant du verre), d'une jambe et d'un pied. Le terme désigne aussi, par métonymie, le contenu de ce récipient : on dit qu'on "boit un verre d'eau".
Bille 
il s'agit d'une sphère généralement en verre (on en trouve de différents matériaux : fer, terre, ...)
Le jeu de bille est un jeu très courant dans les écoles. La façon la plus classique d'y jouer consiste à lancer sa bille sur celle de l'adversaire afin de l'obtenir. La collection et la recherche de billes rares jouent un rôle important dans le jeu. Le jeu de billes est répertorié à l'Inventaire du patrimoine culturel immatériel en France depuis 2012
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
Boîte de pellicule photo 
Petite boîte blanche ou noir selon les marques, servant à protéger la pellicule photo.
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Alcool à brûler 
L'alcool à brûler peut être utilisé pour nettoyer les vitres et les surfaces plastiques. Il est également capable de détacher le vinyle, l'acrylique et différentes colles synthétiques.
Étape 1 - Sélectionner son matériel
Vous allez avoir besoin d'une toute petite boite qui contiendra de l'huile, un objet pour lester cette toute petite boite de façon à ce qu'elle reste au fond et un verre ou un bocal dont la hauteur sera au moins 3x la hauteur de la toute petite boite. En effet pour observer une très belle bulle d'huile, vous aurez besoin qu'il y ait un espace significatif entre la boite et la bulle d'huile puis un espace entre la bulle d'huile et la surface du liquide.
La toute petite boite peut être une boite de pellicule photo qui aura été recoupée à l'aide d'une paire de ciseau, un bouchon de bouteille de sport ou tout autre contenant permettant de verser dedans l'équivalent d'une cuillère à soupe d'huile en plus du lest qui maintiendra la boite au fond.
Un bille de verre est un très bon lest !
Étape 2 - Mettre en place le dispositif
Mettre le lest dans votre tout petit contenant
Remplir le tout petit contenant avec de l'huile, jusqu'à ras-bord ou presque
Placer le tout au fond de votre verre. Il peut être judicieux d'utiliser une pince de bricolage de façon à déposer le tout sans tout renverser.
Verser de l'alcool à brûler de façon à à peine recouvrir la toute petite boite qui contient l'huile. À ce stade, la densité de l'huile est supérieure à la densité de l'alcool, elle reste donc au fond.
Étape 3 - Ajuster la densité du mélange
Vous faites à présent couler doucement de l'eau dans l'alcool. Cette eau va se mélanger progressivement avec l'alcool, augmentant ainsi sa densité.
À partir d'une certaine quantité d'eau, l'huile va commencer à sortir de sa boite. À ce stade là il faudra alterner de verser de l'eau et de l'alcool en gardant un oeil sur le comportement de l'huile. Si l'huile est à la surface, il faut ajouter de l'alcool pour la faire couler. Si l'huile coule, il faut ajouter de l'eau pour la faire remonter.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
L'huile sort de la boîte et forme une bulle dans le mélange d'eau et d'alcool.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Se précipiter, ne pas avoir le bon matériel, ne pas faire remonter l'huile jusqu'à ras bord du tout petit contenant.
Explications
L'huile a la même densité que le mélange d'eau et d'alcool, ce qui veut dire qu'un volume d'huile et un même volume du mélange ont une masse identique.
L'huile flotte au milieu et prend une forme ronde, car elle est entourée par le mélange auquel elle ne peut pas se mélanger, et la forme ronde est celle qui permet à l'huile d'être le moins possible en contact avec le mélange.
Un liquide lancé hors de son récipient dans une station spatiale réagit de la même manière en prenant la forme d'une boule qui flotte.
Plus d'explications
La densité des liquides est mesurée par rapport à celle de l'eau, dont la valeur est 1. L'huile a une densité d'environ 0.9, elle est donc moins dense que l'eau. L'alcool (éthanol) a une densité encore plus faible qui est égale à environ 0.79. Dans l'expérience, lorsque nous ajoutons l'alcool dans le verre, l'huile reste dans la boîte car elle a une densité plus importante que celle de l'alcool. En effet, c'est le liquide le moins dense (donc le plus "léger") qui est en contact avec la surface.
Par la suite nous ajoutons de l'eau à l'alcool. On peut remarquer que l'eau et l'alcool se mélangent car ils sont parfaitement miscibles, ce qui n'est pas le cas avec l'huile. Au fur et à mesure de l'augmentation de la part d'eau dans le mélange, celui-ci voit sa densité augmenter.
Au bout d'un moment, la densité de l'huile et celle du mélange s'équilibrent. L'huile n'est donc plus retenue dans la boîte et "flotte" dans le mélange, sous la forme d'une bulle. L'huile est soumise à deux forces, l'attraction terrestre et la poussée d'Archimède exercée par le mélange. Ces deux forces s'équilibrent et font donc "flotter" l'huile.
L'huile ne se mélange pas avec l'eau car ses molécules sont composées d'une queue hydrophile (qui est attirée par l'eau) et d'une tête hydrophobe (qui rejette l'eau). La partie hydrophobe va donc fuir l'eau. L'huile prend une forme en boule car elle est entourée par le mélange auquel elle ne peut se mélanger, et la forme sphérique est celle qui permet à l'huile d'être le moins possible en contact avec le mélange.
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Travailler à améliorer la représentation de la densité chez les participant.e.s
Pistes pour animer l'expérience
En mode défi chez les adultes après avoir réalisé une colonne de densité. Montrer la réalisation aux enfants de moins de 8 ans qui auront du mal à se montrer patients.
Dernière modification 11/06/2025 par user:Geneviève.
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