Lampes à lave. I. Comment ça marche ? ● Constitution d'une lampe à lave : socle avec une lampe permettant de chauffer; cire déposée au fond ; le liquide.

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1 Lampes à lave

2 I. Comment ça marche ? ● Constitution d'une lampe à lave : socle avec une lampe permettant de chauffer; cire déposée au fond ; le liquide est un mélange d'alcools (toxique). ● Lampe éteinte : Quand la lampe est éteinte, la cire reste au fond car elle est froide et d (cire) > d (liquide). ρ (cire) ρ (eau) ρ (eau) = 1,0 kg ⋅ L -1 d (cire) = donc ρ (cire) = m (cire) V m

3 ● Lampe allumée : La lampe chauffe le récipient qui fait fondre la cire. Il y a la création de bulles de cire. ρ (bulle cire) = V augmente car il y a chauffage du composé (la cire) qui conduit à sa dilatation. Si ρ (bulle cire) alors d (bulle cire chaud) d (bulles cire chaud ) < d (liquide) donc les bulles montent. m (bulle cire) V (bulle cire) donc ρ (bulle cire) (augmente) (diminue) m m

4 ● Lorsque les bulles sont arrivées en haut il se produit l'effet inverse : plus les bulles de cire montent plus elles s'éloignent de la source de chaleur (lampe) donc elles refroidissent. ● Leur densité devient plus importante que celle du liquide donc elles vont redescendre, c'est ce que l'on appelle un mouvement de convection. ● Un mouvement de convection = un mouvement qui est répété sans cesse. d (cire) < d (liquide) d (cire) > d (liquide)

5 II. Lampe à lave fait maison: oui tu peux le faire chez toi !! ● Pourquoi le vinaigre forme t-il des gouttelettes dans l'huile ? L'huile et le vinaigre sont non miscibles donc ils ne se mélangent pas. d (vinaigre) > d (huile) donc les gouttelettes tombent vers le fond. agitation État initial quelque minutes après l'agitation

6 ● Le bicarbonate de sodium réagit avec le vinaigre : c'est une réaction acido-basique. ● Formation d'un gaz appelé dioxyde de carbone (CO 2 ) qui produit de la mousse. ● Dissolution du bicarbonate de sodium (NaHCO 3 ) dans l'eau : Se dissout en ions sodium Na + et en ions bicarbonate HCO 3 - NaHCO 3 Na + (aq) + HCO 3 - (aq) ● Dissolution du vinaigre (CH 3 COOH) dans l'eau : Se dissout partiellement en ions hydrogène H + et en ions d'acétate CH 3 COO -. CH 3 COOH H + (aq) + CH 3 COO - (aq) H2OH2O H2OH2O

7 La réaction bicarbonate de sodium et vinaigre. ● Un acide est un composé hydrogéné au pH<7 qui peut former des sels avec les bases. D'après Bronsted, un acide est une molécule ou un ion qui en solution donne des ions H +. ● Cette réaction est le résultat de 2 réactions : – Réaction acido-basique. Les ions hydrogènes (H + ) du vinaigre réagissent avec les ions de bicarbonate (HCO 3 - ) du bicarbonate de sodium pour former un produit chimique appelé acide carbonique (H 2 CO 3 ). H + + HCO 3 - H 2 CO 3. – Réaction de décomposition. L'acide carbonique formé se décompose immédiatement en un gaz, le dioxyde de carbone, et en eau, H 2 O. H 2 CO 3 H 2 O + CO 2

8 ● Que se passe t-il ? Libération de CO 2. Ce CO 2 forme de petites bulles accolées à des gouttelettes de vinaigre et ces bulles allègent les gouttelettes de vinaigre qui remontent à la surface. Le gaz s’échappent et les gouttelettes coulent. Dure tant qu'il y a toujours une production de CO 2.

9 L'équation bilan de cette réaction s'écrit : NaHCO 3 (s) + CH 3 COOH(aq) CO 2 (g) + H 2 O(l) + CH 3 COONa (aq). À la fin de cette réaction il y a la production d'un gaz qui allège les bulles donc elles montent jusqu'à la surface. Le dioxyde de carbone (CO 2 ) est responsable de la formation de bulles et de la mousse dès qu'on mélange du bicarbonate de sodium et du vinaigre. Dans la lampe à lave c'est la dilatation de la cire qui créée la formation de bulles. Cette dilatation entraîne la diminution de la masse volumique de la bulle de cire chaude donc sa densité diminue donc la bulle est légère donc elle monte.