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Questions - Réponses
Sciences
Pourquoi les bouteilles de boisson gazeuse se déforment-elles au contacte du froid (réfrigérateur) et du chaud (température de la pièce)?
Réponse de Didier Perret
Docteur
Section de chimie et biochimie
Université de Genève
Salut Cookie!
Le problème que tu abordes est relativement simple mais il implique quelques étapes.
Les bouteilles de boissons gazeuses en matière plastique contiennent de la boisson, du gaz dissous (du dioxyde de carbone sous pression) dans la boisson, ainsi qu'un petit volume d'atmosphère (également du dioxyde de carbone) au-dessus du liquide. Lorsqu'on parle de gaz dissous, on ne parle pas des petites bulles que l'on voit à l'œil nu lorsqu'on se sert un verre de boisson gazeuse, mais bien de gaz qui s'est solubilisé dans le liquide, donc qui est passé de la phase gazeuse dans la phase liquide.
A basse température (p.ex. à la température du frigo, environ 3-5°C), il est plus facile de dissoudre du gaz dans la boisson. De même, à basse température, le volume d'atmosphère au-dessus du liquide occupe naturellement un volume plus petit.
En revanche, à température plus élevée (p.ex. à la température de la pièce, environ 20°C), le gaz se dissous nettement moins bien dans le liquide, tandis que le volume d'atmosphère au-dessus du liquide occupe naturellement un volume plus grand.
A l'usine d'embouteillage, la boisson gazeuse est préparée et mise en bouteille à une température intermédiaire entre celle du frigo et celle de la pièce (p.ex. à 10°C), le liquide peut accepter une certaine quantité de gaz dissous, tandis que le volume d'atmosphère au-dessus du liquide occupe un certain volume. La bouteille est ensuite hermétiquement fermée.
Comme la bouteille est en plastique, elle est relativement souple par rapport à une bouteille en verre, et son volume peut donc changer, dans le sens de l'augmentation (un peu comme un ballon qu'on gonflerait avec un peu plus de pression) ou dans le sens de la diminution (comme un ballon qu'on dégonflerait un peu).
Lorsqu'on place la bouteille au frigo et qu'on la laisse refroidir, le volume d'atmosphère au-dessus du liquide doit diminuer, et en même temps le liquide doit accepter une plus grande quantité de gaz dissous. Le seul moyen d'arriver à satisfaire la diminution de volume d'atmosphère et l'augmentation simultanée de gaz dissous est que le volume total de la bouteille diminue (la bouteille se contracte légèrement sur elle-même et la pression interne diminue).
Inversément, lorsqu'on sort la bouteille du frigo et qu'on la laisse réchauffer, le volume d'atmosphère au-dessus du liquide doit augmenter, et en même temps le liquide qui ne peut pas accepter autant de gaz dissous va le faire s'échapper dans le petit volume au-dessus de lui. Le seul moyen d'arriver à satisfaire l'augmentation de volume d'atmosphère et la diminution simultanée de gaz dissous est que le volume total de la bouteille augmente (la bouteille "gonfle" légèrement et la pression interne augmente).
Ce phénomène n'est évidemment pas possible dans une bouteille en verre, puisque son volume ne peut pas s'adapter aux changements de pression qui apparaissent à l'intérieur. Avec une bouteille en PET rigide et épaisse, le phénomène n'est presque pas perceptible, mais avec une bouteille en plastique plus souple et plus mince (p.ex. en polyprolynène PP, ou en polyéthylène PE), il est possible de voir clairement que la bouteille "gonfle" lorsqu'on la sort du frigo (et la pression à l'intérieur augmente sous l'effet de ce gonflement), tandis qu'on voit la bouteille se "racrapoter" sur elle-même lorsqu'on la stocke dans le frigo.
Le phénomène de contraction ou de dilatation est exactement identique lorsqu'on place un met très chaud dans un récipient en plastique, qu'on ferme hermétiquement avec un couvercle en plastique; lorsqu'on place le récipient fermé dans le frigo, le couvercle a tendance à "rentrer" dans le récipient (il va former une surface concave), ce qui indique bien que le volume d'atmosphère au-dessus de la denrée diminue.
30 décembre 2012
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