Objectifs
Les expériences suivantes ont pour objectif de montrer comment la chaleur peut se transmettre dans les milieux, par convection, avec transfert de matière. Ce mode de transfert est répandu en météorologie, car il affecte tout particulièrement les fluides.
Matériel nécessaire
- Grand cristallisoir (ou bouteille d'eau minérale de 5 litres coupée, petit flacon, colorant (permanganate de potassium, par exemple, ou colorant alimentaire),
- glaçon coloré,
- bouchon,
- cartoline,
- épingle,
- bougie.
Expérience n° 1 : convection ; cas des liquides
Un petit flacon d'eau chaude colorée est immergé dans un grand cristallisoir d'eau froide.
Une expérience similaire peut être réalisée à l'aide d'un glaçon obtenu par congélation d'eau colorée. Lorsque ce glaçon est immergé dans de l'eau tiède, il apparaît un courant de convection, descendant, d'eau froide.
Expérience n° 2 : convection ; cas de l'air
Une spirale est découpée dans de la cartoline, et suspendue à la base d'un bouchon à l'aide d'une épingle. Elle doit pouvoir tourner librement en rotation autour de cet axe. En maintenant l'ensemble au-dessus d'une source de chaleur, telle qu'une petite bougie, la spirale se met à tourner sous l'effet du courant d'air chaud ascendant.
Remarque : l'ouverture de la porte du compartiment congélation d'un réfrigérateur permet de visualiser (par la condensation provoquée à cet instant) l'écoulement de l'air froid vers le bas, comparable à l'écoulement de l'eau froide du glaçon dans l'expérience n° 1.