عنوان الموضوع : expérionce scientifique من قضايا الساعة
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une expérionce pour l'expréssion écrite de français
Objectif
Le but est d'essayer à l'aide d'une règle en plastique de faire dévier un fin filet d'eau coulant d'un robinet.
Mode opératoire
Il suffit de prendre un double ou triple décimètre en plastique (règle plate) et de la frotter fortement contre un tissu en nylon. Ceci étant, il suffit de rapprocher le bout de règle frottée près du filet d'eau et là .... miracle, le filet est dévié !
Explications
La raison de cette déviation est que la molécule d'eau est une molécule polaire. Mais au fait , qu' est ce qu'une molécule polaire ?
Dans la molécule d'eau (H2O), les deux liaisons O-H sont polarisées car l'oxygène est bien plus électronégatif que l'hydrogène (l'oxygène attire vers lui une plus grande part du doublet électronique liant). L'oxygène acquiert alors des charges partielles négatives alors que les atomes d'hydrogène ,eux, acquièrent des charges partielles positives. A cause de la géométrie en V de la molécule d'eau, les barycentres des charges positives de la molécule et des charges négatives ne sont pas confondus. la molécule d'eau peut être alors assimilées à un "bâtonnet" portant deux charges électriques égales +Q et -Q séparés par une distance l . On dit que l'on a alors un dipôle électrique. La mesure d'un dipôle électrique est donnée par la valeur de son moment dipolaire µ dont l'unité est le debye (D) . On représente le moment dipolaire par une flèche allant (en chimie) du pôle + au pôle - .


le moment dipolaire µ = Q. l soit pour l'eau µ = 1,85 D et pour HCl µ = 1,03 D
1 D = 1/3.10-29 C.m
Essayons maintenant de comprendre pourquoi le filet d'eau s'est déplacé. Lorsque l'on a approché la règle en plastique (qui avait en fait été chargée électriquement grâce au frottement), on a soumis les molécules d'eau (dipôle) à un champ extérieur électrique (E) non uniforme.
· si le champ extérieur était uniforme, la molécule d'eau serait soumise à un couple de forces électrostatiques (F+ et F-) dont le moment M = l.Q.E.sin(u) = µ.E.sin(u). La résultante des deux forces est par conséquent nulle et sous l'action du couple la molécule ne ferait que tourner.
· or dans notre cas, le champ extérieur du à la règle est non uniforme. Par conséquent, les forces agissant sur les deux bouts de la molécule ne seront pas exactement égales et opposées (comme dans le cas précédent) et il existera donc une force résultante sur la molécule qui va donc se déplacer d'où le déplacement du filet d'eau.
Prolongements
On peut faire la même expérience avec un liquide non polaire (hexane, cyclohexane) le filet de liquide ne sera pas alors déplacé.



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