Le baromètre à eau

Aujourd’hui, 18 juin 2010, nous avons réalisé un baromètre à eau comme l’a fait Blaise Pascal en 1646 à Rouen.

Nous avons rempli un tuyau en plastique transparent d’eau du robinet par siphonage. Nous en avons bouché les deux extrémités. Nous avons placé une extrémité du tuyau dans un seau rempli d’eau placé au sol pendant que nous élevions l’autre extrémité d’une dizaine de mètres.

Nous avons ouvert l’extrémité du tuyau située dans l’eau et avons observé tout en haut l’eau descendre dans le tuyau ainsi que la formation de bulles.

L’eau était-elle en ébullition ? Un vide s’est-il réalisé tout en haut du tube ?
Pour le savoir, nous avons refait l’expérience avec cette fois de l’eau bouillie (donc privée d’air) et un pressiomètre que nous avons placé à l’extrémité haute du tuyau. Nous avons fait les mêmes constatations et avons lu une pression d’à peine 100 hPa en haut du tuyau.

Nous en avons conclu que la partie « vide » pouvait peut-être être un mélange de vapeur d’eau et d’un peu d’air.

Nous avons calculé la hauteur de la colonne d’eau que nous devions avoir :
h (eau) = 73 * 13,6/1 = 993 cm soit 9,9 m environ ;
73 étant la pression atmosphérique à l’instant de notre expérience (en cm de mercure), 13,6 et 1 les densités respectives du mercure et de l’eau.

La supposition de l’existence du « vide » est en partie vérifiée par notre expérience : de 1000 hPa environ en bas dans le tube, la pression a été divisée par 10 pour atteindre à peine 100 hPa en haut dans le tube. Un vide total aurait été prouvé pour une pression de 0 hPa. Cet espace est donc rempli d’un gaz sous pression réduite : de l’eau et/ou de l’air.
Si la partie haute du tube était uniquement remplie de vapeur d’eau, ce gaz devrait être à la pression de vapeur saturante de l’eau, c'est-à-dire 23 hPa. La pression mesurée (100 hPa) étant supérieure, on peut supposer l’existence d’air.
Une expérience pourrait montrer que l’eau contient encore de l’air dissous, même si elle a bouilli. Pourquoi ne pas remplacer l’eau par un autre liquide, ne pouvant pas dissoudre l’air ? Une autre expérience pourrait consister à utiliser, comme en SVT, une sonde à oxygène, pour connaître la concentration en air dans l’eau.

Raphaëlle Adenot, Alexandre Armand, Cécile Damet, Charline Daniel, Karl Guillon, Louis Henrard, Brice Pascal et Florianne Rapatel
2de 4 – 2009/2010
Professeurs : Richard Escudé et Evelyne Masson