Vous pouvez écraser une canette de soda en utilisant uniquement une source de chaleur et un bol d'eau. C'est une excellente démonstration visuelle de quelques principes scientifiques simples, y compris la pression atmosphérique et le concept de vide. L'expérience peut être réalisée par des enseignants en démonstration ou par des étudiants adultes sous supervision.

Première partie de trois:
Écraser une canette de soda

  1. 1 Versez un peu d'eau dans une canette de soda vide. Rincez une canette de soda avec de l'eau et laissez environ 15 à 30 millilitres (1,0 à 2,0 cuillères à soupe) d'eau au fond de la boîte. Si vous n'avez pas de cuillère à mesurer, versez juste assez d'eau pour couvrir le fond de la boîte.[1]
  2. 2 Préparez un bol d'eau glacée. Remplissez un bol avec de l'eau froide et de la glace ou avec de l'eau conservée dans un réfrigérateur froid. Un bol suffisamment profond pour contenir la boîte pourrait faciliter l’exécution de l’expérience, mais ce n’est pas nécessaire. Un bol clair facilitera la surveillance des boîtes.
  3. 3 Obtenez des lunettes anti-éclaboussures et des pinces. Dans cette expérience, vous chaufferez cette canette de soda jusqu'à ce que l'eau à l'intérieur de celle-ci bout, puis en la déplaçant rapidement. Tout le monde à proximité doit porter des lunettes à l'épreuve des éclaboussures au cas où de l'eau chaude serait pulvérisée vers ses yeux. Vous aurez également besoin d'une paire de pinces pour saisir la canette chaude sans vous brûler, puis retournez-la dans le bol d'eau glacée. Entraînez-vous à ramasser la canette avec les pinces pour être sûr de pouvoir bien prendre la canette.
    • Continuez uniquement avec la surveillance d'un adulte.
  4. 4 Chauffer la boîte sur le poêle. Placez la canette de soda à la verticale sur le brûleur du poêle, puis réglez le réglage de la chaleur sur le bas. Laisser l'eau bouillir à l'extérieur de la boîte, en faisant bouillir et en laissant s'échapper la vapeur d'eau pendant environ trente secondes.[2]
    • Si vous sentez quelque chose d'étrange ou de métallique, passez immédiatement à la section suivante. L'eau aurait pu bouillir ou la chaleur aurait pu être trop élevée, provoquant la fonte de l'encre ou de l'aluminium sur la boîte.[3]
    • Si votre brûleur ne peut pas supporter la canette de soda, utilisez une plaque chauffante ou utilisez des pinces munies de poignées résistantes à la chaleur pour tenir la canette de soda par-dessus la cuisinière.
  5. 5 Utilisez les pinces pour retourner la canette chaude dans l’eau froide. Tenez la pince avec la paume vers le haut. Utilisez les pinces pour ramasser la canette, puis retournez-la rapidement au-dessus du bain d'eau froide, plongeant la canette dans le bol d'eau.
    • Soyez prêt à faire du bruit car la boîte est rapidement écrasée! À cause du son, évitez de faire l'expérience sur des enfants de moins de la maternelle.[4]

Deuxième partie de trois:
Comment ça marche

  1. 1 En savoir plus sur la pression atmosphérique. L'air autour de vous appuie sur vous et sur tout autre objet, avec une pression pouvant atteindre 101 kPa (14,7 livres par pouce carré) lorsque vous êtes au niveau de la mer. Cela suffirait normalement pour écraser une canette seule ou même une personne! Cela ne se produit pas parce que l’air à l’intérieur de la canette de soda (ou la matière à l’intérieur de votre corps) est poussé vers l’extérieur avec la même pression et que la pression de l’air se résorbe.
  2. 2 Déterminez ce qui se passe lorsque vous chauffez la boîte d'eau. Lorsque l'eau du bidon bouillonne, vous pouvez voir que l'eau commence à s'échapper sous forme de petites gouttelettes dans l'air ou de vapeur. Lorsque cela se produit, une partie de l'air contenu dans la boîte est expulsée pour laisser place au nuage de gouttelettes d'eau en expansion.[5]
    • En dépit de la perte de l’air à l’intérieur de la canette, elle n’est pas encore écrasée, car la vapeur d’eau qui a pris la place de l’air pousse de l’intérieur à la place.
    • En général, plus vous chauffez un liquide ou un gaz, plus il se dilate. Si c'est un contenant fermé, il ne peut pas continuer à se dilater, il exerce plus de pression. Ceci est connu comme la loi de Gay-Lussac.[6]
  3. 3 Comprendre comment la boîte peut être écrasée. Lorsque la canette est retournée dans l'eau glacée, la situation change de deux manières. Tout d'abord, la boîte n'est plus ouverte à l'air, car l'eau bloque l'ouverture. Deuxièmement, la vapeur d'eau à l'intérieur de la boîte se refroidit rapidement à nouveau. La vapeur d'eau retombe à nouveau dans son volume d'origine, la minuscule quantité d'eau au fond de la boîte. Tout à coup, la plus grande partie de l’espace à l’intérieur de la boîte n’a rien du tout - même pas de l’air! L'air qui a été pressé de l'extérieur de la boîte pendant tout ce temps n'a soudainement plus rien à y résister, alors il écrase la boîte.
    • L'espace qui n'a rien dedans s'appelle un vide.
  4. 4 Regardez attentivement la boîte pour découvrir un autre effet de l'expérience. L'apparition d'un vide, ou d'un espace vide, à l'intérieur de la boîte a un autre effet provoquant en outre un écrasement de la boîte. Observez attentivement la boîte lorsque vous la baissez dans l’eau, puis à nouveau lorsque vous la soulevez. Vous remarquerez peut-être qu’une petite quantité d’eau est aspirée dans la boîte, puis jaillit à nouveau. Cela est dû au fait que la pression de l'eau pousse contre l'ouverture de la boîte, mais seulement assez pour remplir un peu la boîte avant que l'aluminium ne soit écrasé.

Troisième partie de trois:
Aider les étudiants à apprendre de l'expérience

  1. 1 Demandez aux élèves pourquoi la boîte a été écrasée. Voyez si les élèves ont des idées sur ce qui est arrivé à la boîte. N'affirmez pas ou ne refusez aucune des réponses à ce stade. Reconnaissez chaque idée et demandez aux élèves d'expliquer leur processus de réflexion.
  2. 2 Aidez les élèves à trouver des variantes de l’expérience. Demandez aux élèves de proposer de nouvelles expériences pour tester leurs idées et demandez-leur ce qui, selon eux, se produira avant de mener la nouvelle expérience. S'ils ont du mal à trouver une nouvelle expérience, aidez-les. Voici quelques variations qui peuvent être utiles:
    • Si un élève pense que l’eau (pas la vapeur d’eau) à l’intérieur de la boîte est responsable de son écrasement, demandez aux élèves de remplir une boîte entière avec de l’eau et de voir si elle est écrasée.[7]
    • Essayez la même expérience avec un conteneur plus robuste.Le matériau plus lourd devrait être plus long à broyer, ce qui donnera à l'eau glacée plus de temps pour la remplir.
    • Essayez de laisser le liquide refroidir pendant un court moment avant de le mettre dans le bain de glace. Cela se traduira par une plus grande quantité d'air dans la boîte et donc un écrasement moins important.
  3. 3 Expliquer la théorie derrière l'expérience. Utilisez les informations de la section Comment ça marche pour apprendre aux élèves pourquoi la boîte a été écrasée. Demandez-leur si cela correspond à ce qu'ils ont trouvé dans leurs expériences.