Déplacement de liquide.

[marky79]

Bonjour, encore un fois pour l'M.P.Sc , nous devions faire une expérience qui consiste a mettre de l'alcool à bruler avec du colorant (rouge) dans un petit flacon recouvert d'un bouchon trouer et de le mettre dans un plus grand récipient d'eau. On observe alors un petit panache rouge sortir du flacon. Pour l’expliquer, nous pensions d'abord la densité des liquide ( l'alcool est moins dense que l'eau). Mais le prof nous a dit que l'alcool est miscible avec l'eau et que par conséquent, la densité n'y est pour rien. Nous avons ensuite pensé à la chaleur (le mélange eau-alccol est exothermique). Mais nous ne savons pas vraiment à quoi ce phénomène est dut...
Pourriez-vous nous aider à comprendre ce phénomène?
Merci d'avance.

[alexchimiste]

Bonsoir,

Ce sont des principes de thermodynamique, rapport avec les coefficients de partage et le principe d'osmose !

[ecolami]

Bonsoir,
Dans l'expérience décrite il y a juste un petit orifice et l'explication avec la différence de densité est la meilleure. Il rentre de l'eau et il sort de l'alcool plus léger.
En faisant une autre expérience avec le liquide plus dense dans le petit flacon on pourrait constater soit une absence d'effet soit une diffusion beaucoup plus lente.
Il est courant de voir dans un récipient auquel on a ajouté du sel, ou du sucre ou n'importe quel solide soluble dans l'eau la formation d'une couche inférieure saturée stable qui bloque la dissolution complète; il suffit d'agiter et de laisser reposer ensuite pour voir se dissoudre une quantité supplémentaire. (si tant est qu'on ait pas mis un gros excès de solide).

[marky79]

Mais le fait que l'alcool est l'eau soit miscibles n'annulent pas la différence de densité des deux liquides? Car, pour le prof, cette explication n'est pas convaincante.

[ecolami]

Mais le fait que l'alcool est l'eau soit miscibles n'annulent pas la différence de densité des deux liquides? Car, pour le prof, cette explication n'est pas convaincante.

Bonsoir,
Si le prof n'est pas convaincu qu'il fasse une expérience paralèlle avec un liquide plus lourd dans le petit flacon et il verra bien!
Il pourrait aussi faire une autre expérience en ayant juste coloré l'eau du petit flacon avec une trace de colorant: cela permettra de faire la part des choses entre le rôle de la densité et celui de la diffusion.

[marky79]

Et est-ce que le fait que l’éthanol soit très volatil peut favoriser l’ascension de ce liquide dans l'eau?

[darrigan]

Bonsoir,

Oui, ton prof a dû te répondre ça pour que tu essayes de chercher toutes les causes possibles !

Des raisons qu'un liquide se mettent en mouvement dans un autre liquide :
- Par diffusion : les molécules se cognent les unes aux autres et finissent pas se mélanger ensemble, mais c'est un processus très désordonné, négligeable ici dans ton expérience. L'osmose est une sorte de diffusion, mais dans laquelle les molécules de solvant migrent du milieu de moins concentré vers le milieu le plus concentré (éventuellement à travers une membrane perméable qui sépare les deux milieux).
- Par convection : les molécules d'un liquide sont entraînées sous l'effet d'un courant (comme un courant d'air, mais dans le liquide, comme un courant marin), et c'est peut-être le cas dans ton expérience si jamais tu as donné trop de mouvement au liquide quand tu places le flacon au fond du récipient, mais si tu attends quelques minutes, les courants de convection deviennent négligeables.
- Par différence de densité, autrement dit grâce à la "poussée d'Archimède", qui fait que le liquide le moins dense va avoir tendance à se déplacer vers le haut, et le liquide le plus dense vers le bas.

L'alcool coloré en rouge a bien une densité plus faible. Il a beau être miscible, il s'élève dans l'eau en formant des panaches qui ne se mélangent pas à l'eau, sauf à y regarde de près, sur les bords des panaches. Ce n'est pas parce que les liquides sont miscibles qu'il ne peut pas y avoir de poussée d'Archimède : quand tu verses du sirop de menthe dans un verre rempli d'eau, le sirop tombe au fond, quasiment sans se mélanger. Et pourtant tu peux les mélanger avec une cuillère.

Note que le mouvement induit par la différence de densité peut à son tour induire des petits courants de convection… Et la diffusion, elle, existe toujours et dépend de la température.

Une différence de température aussi peut provoquer des variations de densité : prend un verre d'eau chaude coloré en rouge, et un verre d'eau froid coloré en bleu et vers l'un dans l'autre : tu verras l'eau froide bleue en bas et l'eau chaude rouge en haut (et pourtant les deux eaux sont bien miscibles).
La circulation thermohaline dans les océans est basée sur des différences de densité, en raison du sel et de la température (d'où "thermohaline"). Il y a aussi les effet Coriolis, mais là on s'éloigne trop du verre d'eau !
Quand les panaches d'alcool sont en contact de l'eau, il y a interaction entre les molécules et augmentation très légère de la température dans le mélange, ce qui diminue très légèrement la densité, mais cette contribution-là est très négligeable devant la différence de densité déjà existante !

La volatilité de l'éthanol n'a rien à voir là dedans à mon avis. Du peux prendre un autre solvant moins dense que l'eau et moins volatil que l'éthanol, ça fera tout de même des panaches.

[brusicor02]

Mais le fait que l'alcool est l'eau soit miscibles n'annulent pas la différence de densité des deux liquides? Car, pour le prof, cette explication n'est pas convaincante.

Bonjour,

Est-ce que ton professeur croit aux courants sous-marins, étant donné qu'ils naissent de la différence entre des eaux de différentes températures et de contenant différentes concentrations en sels ? Pourtant, tous ces liquides sont miscibles entre eux.

[marky79]

Merci beaucoup pour vos réponses qui m'ont été d'une très grande aide.