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L'air

Le rôle de la pression atmosphérique dans la formation des nuages

Objectifs

Les expériences suivantes ont pour objectif de mettre en évidence le rôle de la variation de pression atmosphérique dans la formation des nuages.
Des expériences complémentaires peuvent illustrer les ascendances ou les subsidences liées aux dépressions ou aux anticyclones.

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Ci-dessus : nuages en forme d'enclume. (Photo Yves Corboz)
 

Matériel nécessaire

  • Bouteilles en plastique (lisses, si possible), rincées au détergent (produit à vaisselle, par exemple), puis séchées,
  • bouchons,
  • allumettes,
  • encens,
  • thermomètre électronique,
  • bouchon à un trou (calibré pour la sonde du thermomètre),
  • bouchon à un trou dans lequel a été montée une valve de chambre à air (ce qui en facilitera le raccord avec la pompe),
  • pompe à bicyclette (mais une pompe à pied est préférable).
   
Expérience n° 1 : compression, détente et formation des nuages.
L'expérience a pour but de montrer que la diminution de pression (détente) s'exerçant sur un air humide conduit à la formation de nuages.
Verser de l'eau chaude (5 cm de hauteur, environ) dans une bouteille en plastique préalablement rincée avec du produit à vaisselle, puis séchée. Introduire des allumettes (ou un bâton d'encens) que l'on vient juste d'éteindre dans la bouteille, puis la fermer, l'agiter et la retourner deux ou trois fois pour éliminer la buée des parois. Effectuer des compressions-détentes répétées et observer la formation du « nuage » pendant la détente et sa disparition pendant la compression.

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Activité annexe :

Variantes de l'expérience précédente :
* Verser de l'eau froide à la place de l'eau chaude montre que, dans ce cas, les effets sont bien moindres (air moins humide).
* Ne pas introduire de fumées dans la bouteille (pas d'allumettes ou de bâton d'encens) limite également la formation du « nuage », ce qui montre le rôle important joué par les noyaux de condensation.

Expérience n° 2 : compression, détente et température.

La sonde d'un thermomètre électronique est introduite dans une bouteille en plastique soigneusement fermée par un bouchon. En exerçant alternativement des compressions et des détentes sur l'air contenu dans la bouteille, on peut mettre en évidence qu'une compression entraîne une élévation de température, et une détente un abaissement de température.
Remarque : il est souhaitable de placer un chiffon autour de la bouteille pour l'isoler de la chaleur de la main.

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Expérience n° 3 : formation d'un nuage par détente rapide.

Verser de l'eau chaude (5 cm de hauteur, environ) dans une bouteille en plastique préalablement rincée avec du produit à vaisselle, puis séchée. Introduire des allumettes (ou un bâton d'encens) que l'on vient juste d'éteindre dans la bouteille, puis la fermer, l'agiter et la retourner deux ou trois fois pour éliminer la buée des parois. À l'aide d'une pompe à bicyclette adaptée au bouchon de la bouteille, pomper jusqu'à éjection du bouchon. Il se produit alors une chute brutale de pression à l'orifice de la bouteille, accompagnée de la formation d'un « nuage ».

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