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L'eau n'est pas un liquide très adapté pour un thermomètre, qui doit être utilisable à haute et à basse températures. Elle gèle rapidement au-dessous de 0°C et commence à bouillir à 100°C ! Tu peux toutefois fabriquer un thermomètre simple et le remplir avec de l'eau pour mesurer des températures au-dessus de 0°C.
Il te faut:
- une bouteille en plastique vide avec son bouchon
- une paire de ciseaux pointus
- de la pâte à modeler
- une paille transparente
- un stylo feutre indélébile
Marche à suivre
- Remplis la bouteille d'eau jusqu’au-dessous du goulot.
- Pose le bouchon de la bouteille sur la table et perce un trou avec la pointe des ciseaux en faisant bien attention. Demande l'aide d'un adulte si tu ne te sens pas sûr-e de toi. Le trou doit être assez grand pour y faire passer tout juste la paille.
- Ferme maintenant la bouteille remplie d'eau avec le bouchon. Glisse la paille dans le trou de façon à ce qu'elle s'enfonce d'environ trois centimètres dans l'eau.
- Prends un peu de pâte à modeler et presse-la autour de la paille sur le bouchon afin de boucher le trou. Veille à ce que la bouteille soit bien fermée, avec la paille comme seule ouverture.
- Tourne légèrement le bouchon de manière à ce que l'air puisse à nouveau entrer dans la bouteille. Aspire un peu d'eau dans la paille avec la bouche et mets le bout de la langue ou un doigt sur son ouverture pour que l'eau reste dans la paille. Maintenant, referme bien le bouchon (pour cette étape quelqu'un peut t'aider en tenant la bouteille).
- Ton thermomètre est terminé. Marque le niveau de l'eau sur la paille avec un feutre indélébile pour indiquer la première mesure sur ton thermomètre: température ambiante. Tu peux ensuite compléter l’échelle graduée en mettant le thermomètre dans le réfrigérateur, au soleil ou dans un bain chaud.
Ce qu'on observe
Dans un endroit chaud, l'eau monte dans la paille. Quand la bouteille se trouve dans un endroit frais, le liquide redescend. Il se passe exactement la même chose avec un vrai thermomètre à mercure. Le thermomètre à eau est toutefois moins précis. Tu dois aussi bientôt modifier l’échelle graduée, car de l'eau s'évapore constamment de la paille.
Voici pourquoi
L'eau, comme toutes les matières, est composée de petites particules en mouvement. Plus il fait chaud, plus elles bougent et donc plus elles ont besoin de place. L'air se dilate plus fortement que l'eau, car les particules d'un gaz tiennent moins ensemble que celles d'un liquide.
Quand tu mets ton thermomètre à la chaleur, il se passe la chose suivante: l'eau de la bouteille se dilatent, c’est-à-dire qu’elle occupe plus de place. L’eau est poussée vers le haut dans la paille. La dilatation de l'eau n'est pas très importante (par rapport à l'air, par exemple) mais la paille est très étroite par rapport à la bouteille, et l'effet est bien visible.
Quand on refroidit, c’est le contraire qui arrive: l'air se contracte, donc occupe moins de place, et l'eau a de nouveau plus de place dans la bouteille. C’est pour cela que le niveau d’eau baisse dans la paille.
Un thermomètre du commerce fonctionne de la même manière. Un liquide (le plus souvent de l'alcool coloré ou du mercure argenté) se trouve dans un tuyau étroit, fermé pour éviter que le liquide ne s’échappe. Quand il fait chaud, le liquide se dilate et monte dans le thermomètre. S'il fait froid, le liquide descend dans le thermomètre.