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Bientôt cinq siècles que François Rabelais écrivit :
« Science sans conscience n’est que ruine de l’âme »
Science pour jouer. Jouer pour comprendre. Fête de la science. Faites de la science en toute conscience.
Quand doit-on s’arrêter de verser du sucre dans l’eau ?
Sacrifice pour la science : un kilogramme de sucre en morceaux
Soit 168 morceaux de 5,95g chacun rangés en 3 étages de 4 lignes de 14 morceaux
1000/168=5,9523809
14x4x3=168
Récupération d’un pot de yaourt vide de 125ml et d’un pot de miel ou confiture de 400ml pour un bouchon de 8,5cm de diamètre.
Remplir d’eau à ras bord le pot de yaourt et en verser le contenu dans le pot plus grand.
Précautions :
ATTENTION A NE PAS CASSER LES RECIPIENTS EN VERRE, risques de graves coupures
Veiller à ne pas tout mouiller et salir ; s’installer sur un évier ou dehors.
La présence d’un adulte prévenu est toujours nécessaire.
Prévoir une journée ou plus, la science et la compréhension demandent du temps.
(Que les pressés ou réfractaires à la description des expériences n’hésitent pas à aller directement à la fin de l’article)
Mardi 19 octobre 2010, sud de la France, 10h54 10h58
Prendre les 4 morceaux de sucre d’une largeur de la boîte, les poser délicatement un à un à la surface de l’eau avant de les lâcher.
Apprécier la vitesse avec laquelle l’eau monte par capillarité dans le morceau de sucre, comment celui-ci se désagrège. Remuer avec la cuillère pour accélérer la dissolution.
11h02 11h16
Rajouter 10 morceaux de sucre dans l’eau.
Réorganiser la disposition des morceaux de sucre dans la boîte pour faire apparaître que les 14 morceaux d’une longueur ont déjà été plongés et dissous dans l’eau.
C’est le moment de changer la cuillère en fer contre une en bois, plus commode pour écraser les morceaux de sucre et remuer efficacement.
11h17 12h34
Doublons la quantité de sucre dans l’eau en rajoutant d’un seul coup les 14 morceaux de la deuxième rangée de la boîte.
Les morceaux de sucre se désagrègent moins vite, il faut appuyer plus fort sur la cuillère pour aider.
Les 166,6g de sucre utilisé sont parvenus à se dissoudre dans les 125 g d’eau.
5,95x(14x2)=166,6
125 ml d’eau pèsent 125 g car par décision humaine de définitions des unités de mesure un litre d’eau pèse un kilogramme
Avez-vous remarqué que le niveau de l’eau s’est déjà beaucoup élevé dans le pot ?
| EST-IL POSSIBLE DE DOUBLER ENCORE UNE FOIS LA QUANTITE DE SUCRE DANS L’EAU SANS VOIR APPARAITRE LE PHENOMENE DE SATURATION ?
La saturation de l’eau par le sucre est un phénomène connu, déjà contenu dans le pot commun nommé « science », rempli par les trouveurs officiels, amateurs ou fortuits à destination des curieux de savoir, des chercheurs d’autres choses et des utilisateurs les plus divers, constructeurs, sportifs, agriculteurs, médecins...
Alors sur ce sujet, inutile de réinventer le monde. Internet fourni par exemple cette réponse :
« On peut saturer de l'eau avec du sucre. S'agissant du saccharose (sucre de betterave ou de canne, le sucre de la cuisine), on peut en dissoudre : 1 845 g dans un kilogramme d'eau à 0 °C, 2030 g à 20 °C et 2 380 g à 40 °C »Luc Eveleigh , maître de conférences eb chimie analytique à AgroParisTech , 07/09/2000 http://www.lamap.fr/?Page_Id=33&Action=3&Element_Id=683&DomainScienceType_Id=11&ThemeType_Id=25
2030g de sucre peuvent se dissoudre dans 1000 g d’eau à 20°C Donc les 125g d’eau de notre exemple peuvent dissoudre 253,75g de sucre à 20°c Ce qui représente entre 42 et 43 morceaux de sucre de 5,95g 2030/1000x125=253,75 253,75/5,95=42,647058
ON NE PEUT DONC PLUS DOUBLER ENCORE UNE FOIS LA QUANTITE DE SUCRE DANS L’EAU DE NOTRE EXEMPLE SANS VOIR APPARAITRE LE PHENOMENE DE SATURATION |
12h41 13h50
3ème rangée de sucre soit 14 nouveaux sucres plongés dans l’eau.
Les morceaux de sucre coulent lentement sans se désagréger de suite. C’est de plus en plus difficile de les écraser avec la cuillère.
Laisser reposer un moment, il est temps de déjeuner.
Plus d’une heure après la majorité des bulles d’air s’est évacuée et on peut le constater, la totalité des 42 sucres plongés dans l’eau a disparu de la vue.
Comme prévu par la science, les 125g d’eau ont pu dissoudre 249,9g de sucre.
5,95x42=249,9g
13h54 14h55
A quoi bon ajouter un sucre de plus pour vérifier la véracité du seuil de saturation, ce n’est pas très grisant.
Plutôt ajouter la dernière rangée de sucre du 1er étage de la boîte pour atteindre l’objectif envisagé du doublement du nombre des sucres plongés dans l’eau.
Et ajouter encore 8 sucres pour atteindre un nombre 64, un nombre puissance de 2.
42+14=28x2=56
56+8=64
64=2x2x2x2x2x2
Les morceaux de sucre s’imprègnent lentement d’eau, flottent quelques instants, coulent doucement et stagnent au fond de l’eau.
Utiliser la cuillère pour écraser les morceaux de sucre et remuer de bon cœur.
Laisser reposer une heure.
La solution est bien saturée.
Le sucre non dissous est au fond de l’eau saturée de sucre.
Le niveau de l’eau atteint presque le bord du pot.
Pourquoi s’arrêter ? Doublons, doublons le nombre des sucres plongés dans l’eau !!!
64 morceaux de plus à plonger dans l’eau
Disposés ainsi pour faire joli : 1+1+2+4+8+16+32=64
128 morceaux de sucre utilisés
Il ne reste plus que 40 sucres dans la boîte
64x2=128
168-128=40
Psit ! Psit ! Vous n’avez pas peur que ça déborde ?
15h15
Les 64 nouveaux sucres ont été ajoutés.
Une toute petite quantité d’eau sucrée a débordé.
Le surplus de sucre dans le pot s’imbibe de sirop sans se désagréger et sert, comme les rebords du pot, de support aux morceaux entassés au-dessus.
Bien sûr, c’est l’automne, mais quand même, aucun insecte sur ce sucre exposé dehors depuis plus de cinq heures.
Pourquoi s’arrêter ? Doublons, doublons le nombre des sucres plongés dans l’eau !!!
128 morceaux de plus à plonger dans l’eau
256 morceaux de sucre utilisés
128x2=256
Psit ! Psit ! Il n’y a déjà plus assez de sucre dans la boîte.
Psit ! Psit ! La nuit arrive.
Magie des courbes, des mots et des modélisations
La saturation est un phénomène survenant brutalement. Il y a un avant et un après.
Courbe bleue des nombres de sucres non dissous par rapport au nombre total des sucres utilisés.
Dans la réalité ajouter du sucre après le point de saturation est complètement inutile et stupide.
Sur cette courbe, plus on ajoute du sucre au-delà du point de saturation, plus la courbe semble redevenir plate.
En conclusion, plus on attend et moins on voit que l’on a changé de monde.
Courbe rouge, évolution de la quantité de sucre et de la montée de l’eau
A chaque morceau de sucre ajouté dans l’eau, la quantité de sucre dans l’eau augmente de 1 et le niveau de l’eau monte de 1.
Le passage du point de saturation est complètement invisible. On peut tout ignorer du problème vital rencontré.
Courbe bleue, évolution de la dissolution du sucre dans l’eau
Tant que le sucre peut se dissoudre dans l’eau la courbe bleue rampe cachée au niveau 0.
Dès que le point de saturation est passé, la courbe du sucre non dissous apparait brutalement puis augmente parallèlement à la courbe rouge.
Cette courbe schématise bien le visuel de la réalité ; eau transparente bien que sucrée avant le point de saturation puis apparition et augmentation du dépôt au fond du récipient.
Courbe verte, évolution de la quantité de sucre dans l’eau.
Avant le point de saturation, l’augmentation de la quantité de sucre est visible par rapport à l’axe horizontal.
Cette partie de courbe verte est superposée à la courbe rouge. On peut ainsi mieux se rendre compte que dans la réalité même si l’eau reste transparente, elle devient sucrée.
Après le point de saturation, l’augmentation de la quantité de sucre est visible par rapport à la courbe rouge qui remplace l’axe horizontal.
Cette représentation montre le point de saturation, rend plus pesante toute nouvelle quantité de sucre ajoutée mais minimise la brutalité du changement d’état.
ATTENTION : Ces courbes contiennent l’idée d’une possible continuité infinie. La réalité de l’expérience a montré qu’il n’en est rien. Une bonne modélisation doit tenir compte de toutes les données pour ne pas entretenir d’illusion et se préserver des effets boomerang de la réalité occultée.
Point de saturation franchi : apparition de nuages de dépôts ou nuages de culture
Trop c’est trop, même pour le trafic aérien
Mercredi 20 octobre
Les bulles d’air se sont évacuées, le sirop a retrouvé sa transparence.
Seule 1 mouche et 6 fourmis ont réussie à approcher la manne sucrée. Pourtant le temps était suffisamment beau. Seules quelques poignées d’abeilles et quelques mouches se trouvaient sur le marché.
Jeudi 21 octobre 2010 Les morceaux de sucre sont devenus une éponge pour l’eau saturée de sucre
Les sucres qui dépassaient du pot ont été retirés, puis trempés un à un dans le sirop puis empilés en arrière-plan.
Les 40 morceaux de sucre qui restaient encore dans la boîte ont été disposés en 5 rangées de 8 morceaux chacune.
8x5=40
Le pot a été renversé sur ce matelas de sucre ; le sirop restant a aussitôt étéabsorbé sans détérioration des morceaux de sucre.
Ce n’est plus l’eau qui absorbe le sucre mais le sucre qui absorbe l’eau.
Heureusement la situation est réversible, une bonne pluie aura vite raison de ce petit tas de sucre.
| Au-delà de la limite apportée par une saturation il y a un monde nouveau.
Les avions en trop grand nombre saturent notre atmosphère terrestre. Plante, bêtes et humains ont commencé à tenter de survivre en Avionie, monde hostile. Heureusement la situation est encore partiellement réversible. Moins d’avions dans le ciel et le ciel bleu revient très vite. Mais si l’on attend trop pour prendre cette grande décision, autant individuelle que collective, les dégâts commis sur l’organisation des cycles de l’eau et sur toutes les formes de vie seront de plus en plus irréparables.
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