L'eau

Mettre en évidence l'humidité de l'air

Objectifs

Introduire la notion d'humidité de l'air et établir la distinction entre air sec et air humide.
La formation et la dissipation des nuages et du brouillard peuvent illustrer ces notions.
Une deuxième série d'expériences a pour objectif de mettre en évidence que la quantité de vapeur d'eau dans l'air dépend de la température de l'air.

Matériel nécessaire

  • Thermomètres à liquide,
  • gaz,
  • bécher,
  • bac plat de grandes dimensions,
  • sèche-cheveux,
  • plaque de verre,
  • tasseaux de bois,
  • ballon,
  • bouchon percé d'un trou et muni d'un tube de verre,
  • dispositif de chauffage,
  • boîte métallique,
  • glace.

 

 
Expérience n° 1 : humidité de l'air.
Deux thermomètres identiques, dont l'un est utilisé comme thermomètre humide, sont disposés en face d'un sèche-cheveux (en fonction simple ventilation). L'espace situé entre le sèche-cheveux et les thermomètres est laissé libre (A) pour y glisser un bac plein d'eau (B).
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Si l'air de la pièce où se déroule l'expérience est sec, l'observation s'en trouvera favorisée.
Noter la température des thermomètres et déterminer l'humidité relative.
Dans la situation B, l'eau du bac est à la même température que l'air de la pièce. On constate une élévation de la température indiquée par le thermomètre humide, lié à un accroissement d'humidité créé par la ventilation exercée à la surface de l'eau.
Relever les températures et déterminer l'humidité relative. L'air peut donc être plus ou moins humide, c'est-à-dire contenir plus ou moins de vapeur d'eau qui demeure invisible.
Activité annexe : 
Un glaçon est déposé sur une plaque de verre reposant sur deux petits tasseaux de bois. Il suffit de retourner la plaque de verre pour y constater la présence d'eau condensée à l'état liquide. Cette eau ne peut provenir que de l'air et révèle ainsi le caractère humide de celui-ci, bien que cette humidité de l'air ne soit pas visible à priori.
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Expérience n° 2 : condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air humide.

La vapeur d'eau est initialement produite par ébullition d'eau. La vapeur d'eau sortant du ballon est d'abord invisible, puis, au contact de l'air ambiant (A et C) ou chauffé (B), elle se condense sous forme d'un nuage d'autant plus dense que la température extérieure est basse.

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Lorsque le jet de vapeur est dirigé vers une boîte métallique remplie de glace et sortant d'un congélateur (B'), il se forme un nuage beaucoup plus abondant que lors des situations précédentes, confirmant ainsi que le phénomène de condensation est d'autant plus important et visible que la température de l'air est basse.