Stacking Liquids (Français)

concepts clés
physique
Chimie
densité
liquides

Introduction
Vous savez probablement que lorsque des objets solides sont placés dans un liquide, ils peuvent couler ou flotter. Mais saviez-vous que les liquides peuvent aussi couler ou flotter? En fait, il est possible d’empiler différentes couches de liquides les unes sur les autres. La clé est que toutes les différentes couches doivent avoir des densités différentes., Vous pouvez les empiler en choisissant plusieurs liquides avec une gamme de densités ou en faisant varier la densité d’un liquide en y ajoutant des produits chimiques tels que du sucre ou du sel. Si vous choisissez des liquides colorés ou ajoutez du colorant alimentaire à chaque couche, vous pouvez même créer tout un arc-en-ciel de couleurs dans un seul verre! Voulez voir par vous-même? Dans cette activité scientifique, vous empilerez plusieurs liquides-un par un-et créerez une colonne de densité colorée!

contexte
Le fait qu’un objet coule ou flotte dépend de sa densité par rapport à la densité du liquide dans lequel il est tombé., Tous les types de matière—solides comme liquides—sont composés de nombreux atomes différents. Selon la masse de ces atomes, leur taille et la façon dont ils sont disposés, différentes substances auront des densités différentes. La densité est caractéristique pour chaque composé individuel et définie comme la masse d’un composé divisée par son volume. En d’autres termes, plus il y a de matière dans une certaine quantité de volume, plus une substance est dense. Un centimètre cube de roche, par exemple, est beaucoup plus lourd qu’un centimètre cube de bois., C’est parce qu’il y a beaucoup plus de matière dans le même volume de roche par rapport au bois.

Les liquides peuvent également avoir des densités différentes. L’eau douce, par exemple, a une densité d’environ un gramme par centimètre cube à température ambiante. Toute substance liquide ou solide qui a une densité plus élevée que l’eau va couler alors que les substances ayant une densité inférieure à celle flottant. Vous pouvez tester cela par vous-même en rassemblant plusieurs liquides que vous avez dans votre cuisine tels que l’huile végétale, le sirop de maïs, le savon à vaisselle, l’eau, l’alcool à friction et plus encore., Lequel d’entre eux, pensez-vous, coulera ou flottera dans l’eau? Découvrez dans cette activité!,

Préparation

• rassemblez tous vos matériaux dans un espace de travail qui peut tolérer les déversements de tous les liquides.,
• Remplissez une tasse avec de l’eau du robinet et ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire à l’eau.
• demandez à un ADULTE de vous aider à couper et à préparer de petits morceaux (environ 0,5 par 0,5 centimètre) de l’élastique, du bâton de popsicle et de la cire.
• placez les deux pots vides devant vous (sans les couvercles) et étiquetez-les « 1” et « 2” avec un morceau de ruban adhésif et le marqueur permanent.

procédure

• prenez une cuillère à soupe propre et versez deux cuillères à soupe de sirop de maïs dans le pot 1.,
• avec la deuxième cuillère à soupe, versez soigneusement deux cuillères à soupe d’eau colorée dans le pot 1 sur le sirop de maïs. Qu’arrive-t-il à l’eau sur le sirop de maïs? Ne mélanger ou de séjour séparée?
• utilisez la troisième cuillère à soupe propre pour verser deux cuillères à soupe d’huile végétale dans le pot « 1” sur l’eau colorée. Voyez-vous le mélange des liquides? Qu’advient-il de l’huile? Est-il flotter sur le dessus ou à couler vers le bas?
• maintenant, prenez le pot vide 2 et ajoutez les mêmes liquides—mais dans l’ordre inverse. Commencez par verser deux cuillères à soupe d’huile végétale.,
• Ensuite, ajoutez deux cuillères à soupe d’eau colorée sur le dessus. Ce qui se passe à l’eau cette fois-ci? Fait-il pour rester sur le dessus ou à couler vers le bas?
• avec une cuillère à soupe fraîche, versez soigneusement deux cuillères à soupe de sirop de maïs dans le pot 2, sur le dessus de l’eau. Le sirop de maïs flotte – t-il sur les autres liquides? Où se dépose-t-il par rapport à l’eau et à l’huile?
• attendez une ou deux minutes pour laisser tous les liquides se déposer dans les pots 1 et 2. Ensuite, regardez les deux pots et comparez la façon dont les différents liquides sont superposés. Est-il une différence entre le bac 1 et 2? Vous attendiez-vous à ce résultat?, Pourquoi pensez-vous que les couches se sont révélées de cette façon?
• maintenant, prenez le pot 1 et fermez-le avec un couvercle. Retournez-le soigneusement et remettez-le sur la table. Observez les différents liquides. Ce qui se passe à chacune des liquides? Comment sont-ils superposés une fois que le pot est à l’envers? Saviez-vous ce qui se passerait?
• comparez le pot 1 à l’envers avec le pot 2 Après quelques minutes. Voyez-vous des différences dans la superposition maintenant? Qu’est-il arrivé à chacun des liquides?
• préparez tous vos objets découpés et votre penny, puis déposez le penny dans le pot 2. Qu’arrive-t-il au penny?,
• ensuite, prenez le morceau d’élastique et déposez-le dans le pot 2. Avec le bâton de popsicle, poussez l’élastique jusqu’au fond du pot. Assurez-vous qu’il ne colle pas au fond et peut flotter librement. Puis laissez-le aller. D’où vient la bande de caoutchouc régler? Est-il flotter sur le dessus, dans le milieu ou s’asseoir sur le fond?
• Maintenant déposer le morceau de cire dans le pot 2. Encore une fois, poussez la cire jusqu’au fond du pot, mais assurez-vous qu’elle ne colle pas au fond ou aux côtés du pot. Il devrait pouvoir flotter librement. Ce qui se passe au morceau de cire? Où se situe-t-il par rapport à l’élastique?,
• enfin, prenez le morceau de bâton de popsicle et déposez-le dans le pot 2. Immergez-le avec une cuillère ou un bâton de popsicle et attendez qu’il se dépose dans l’une des couches. Au-dessus de quelle couche le morceau de bâton de popsicle flotte-t-il?
• regardez les quatre objets que vous avez déposés dans le pot 2 et comparez leurs emplacements. Se sont-ils tous installés dans la même ou dans des couches liquides différentes? S’ils sont en couches différentes, Pourquoi pensez-vous que c’est le cas?
• enfin, prenez le pot 1, qui est encore à l’envers, et secouez-le vraiment fort. Ensuite, remettez-le sur la table (cette fois, côté droit vers le haut)., Observez ce qui se passe pendant environ cinq à 10 minutes. Est-ce que l’une des couches s’est mélangée pendant que vous secouiez le pot? Comment la superposition prend-elle l’air après cinq à 10 minutes?
• Extra: avec trois liquides (huile végétale, sirop de maïs et eau colorée), il existe six combinaisons différentes pour ajouter les différentes couches les unes sur les autres. Essayez toutes les combinaisons et changez l’ordre d’ajout des différents liquides à chaque fois. Finirez-vous toujours avec le même résultat de superposition?
• Extra: dans cette activité, vous aviez trois couches de liquides différents., Pouvez-vous trouver d’autres liquides ménagers qui pourraient faire une quatrième ou cinquième couche? Certains liquides à essayer sont de l’alcool à friction ou du savon à vaisselle. Où pensez-vous qu’ils vont s’installer dans votre colonne de densité?
• Extra: vous pouvez même faire une tour de densité en utilisant le même liquide, comme de l’eau. Il vous suffit de changer sa densité en y ajoutant différentes quantités de sucre. Essayez trois couches d’eau différentes – chaque couche avec le même volume d’eau, mais une avec une cuillère à café de sucre, une avec deux cuillères à café de sucre et une avec trois cuillères à café de sucre., Ajoutez différentes couleurs à chaque liquide pour voir les couches plus clairement. Quelle couche est en haut et quelle couche en bas? Comment la quantité de sucre de modifier la densité de l’eau? Que se passera-t-il cette fois si vous secouez le pot ou le retournez?
• Extra: essayez de trouver différents objets qui pourraient couler ou flotter dans les différentes couches de votre colonne de densité. Dans quelle couche vont-ils s’installer?
• Extra: vous pouvez savoir à quel point les densités des trois liquides varient en versant le même volume de chaque liquide dans une tasse différente, puis en pesant chacun d’eux., Combien les masses diffèrent-elles? Ces résultats sont-ils en accord avec vos conclusions sur la façon dont les liquides sont stratifiés?

Observations et résultats
avez-vous réussi à empiler les trois liquides les uns sur les autres pour créer une colonne de densité colorée? Peu importe dans quel ordre vous ajoutez les trois liquides différents dans votre pot; les couches finiront toujours par être les mêmes: le sirop de maïs se dépose sur le fond, l’eau colorée est au milieu et l’huile végétale flotte sur le dessus. C’est parce que le sirop de maïs a la densité la plus élevée de tous les liquides, environ 1.,4 grammes par centimètre cube alors que la densité de l’eau est d’environ un gramme par centimètre cube à température ambiante. L’huile végétale est plus légère que l’eau avec une densité d’environ 0,9 gramme par centimètre cube et flotte donc au-dessus de l’eau. Même si vous retournez le pot, les couches se réorganisent dans l’ordre d’origine en raison de leurs densités différentes. Si vous avez fait l’activité supplémentaire et pesé le même volume de chaque liquide, vous auriez dû constater que le sirop de maïs était le plus lourd, suivi de l’eau, puis de l’huile végétale.,

Les objets que vous avez déposés dans le pot 2 se sont installés dans la colonne densité en fonction de leurs propres densités. L’élastique s’est probablement installé sur le sirop de maïs alors que le sou est tombé jusqu’au fond du pot. La cire doit reposer sur le dessus de la couche d’eau et le bâton de popsicle devrait avoir flotté tout le chemin sur le dessus de l’huile végétale. Enfin, si vous avez secoué le pot très fort, vous avez peut-être observé que l’huile végétale se séparait encore et flottait sur le dessus, mais le sirop de maïs et la couche d’eau commençaient à se mélanger et ne se séparaient plus très facilement., Cela est dû à la miscibilité des différents liquides. Si les liquides ont une structure chimique très différente qui rend l’un polaire et l’autre non polaire, ils ne se mélangeront pas et resteront toujours séparés. Cela est vrai pour le pétrole, qui est un unpolar liquide, et l’eau, qui est un liquide polaire. Le sirop de maïs, d’autre part, a la capacité de se mélanger avec de l’eau et peut donc s’y dissoudre. C’est ce qui se passe lorsque vous secouez le pot très fort.,

Vous pouvez essayer beaucoup plus d’objets et de liquides pour créer encore plus de couches; c’est juste une question de densité qui déterminera où ils se déposent dans votre colonne de densité!

Nettoyage
Vous pouvez verser tous les liquides des pots dans le drain. Nettoyez les déversements.

plus à explorer
La densité de la matière, de L’École des champions de Ron Kurtus
La densité des océans, de L’apprentissage des Sciences
L’eau peut-elle flotter sur L’eau?, de science Buddies
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Cette activité vous est offerte en partenariat avec la Science Copains