Expériences à -193°C

Les classiques du palais
Expérience à -193°C présenté par Sokunthéa Thlang

TC : 00:00:29:00 : Bonjour à tous, bienvenue au palais de la découverte, je vais vous parler d'un liquide aujourd'hui. Vous connaissez des liquides, oui, j'imagine que vous en connaissez plein?

TC: 00:00:39:00

oui, l’eau. de l’eau bien sûr, quoi d’autre? il n’y a pas que de l’eau? Du sirop.

il y a des liquides qui se boivent et d’autres pas.

TC: 00:00:48:00 du pétrole? voilà par exemple

la pluie? de la pluie c'est de l'eau, très bien. Alors moi je vous présente un liquide assez particulier, celui-là vous n’en avez pas chez-vous.

TC: 00:01:02:00 regardez, je vais ouvrir la bouteille, et à cet instant, vous avez vu ce qui s'est échappé? Au niveau du bouchon est-ce que vous voyez?

De la fumée, la fumée de la fumée, et sur le bouchon vous voyez ce dépôt blanc qui ressemble à quoi d'ailleurs? TC: 00:01:18:00 du givre? du givre, exactement. Alors, le liquide à l'intérieur pour vous est-ce qu'il est chaud ou froid?

froid, plutôt froid, ça c’est un indice. On va le vérifier bien sûr.

TC: 00:01:31:00 Et pour l'instant je vous propose d’en verser un petit peu sur cette table, comme ceci. vous avez vu? Qu’est-ce qui c'est passé?

TC: 00:01:41:00 ça fume et ça s'en va, ça fume et ça s'en va mais je parlais d’un liquide, est-ce que là vous le voyez? par terre on est sur la table? il a pas mouillé. Non exactement. TC: 00:01:52:00 Alors déjà ce n’est pas de l’eau. D’autres commentaires? il a disparu. Il a disparu autrement dit, j'avais un liquide, et là vous ne le voyez pas, donc il est devenu? gazeux. exactement.

TC:00:02:07:00 alors je recommence, je vais arroser cette table avec ce fameux liquide. Vous retrouvez ce brouillard givrant et toujours pas de trace de ce fameux liquide.

TC: 00:02:21:00 Mais alors pour le voir c'est un problème, je vous parle d’un liquide et là à température ambiante on ne peut pas l'observer. Du coup j’ai intérêt à utiliser ce récipient un peu particulier, on va voir en quoi il est adapté

TC:00:02:35:00 et je propose de verser tranquillement dans ce fameux vase. Maintenant vous le voyez ce liquide? Oui. C’est un liquide transparent, et qu’est-ce qu’il est en train de faire? il bout, il bout fortement. TC:00:02:49:00 le vase comme la table était à température ambiante, à température ambiante aujourd'hui ça veut dire 16 °ce n'est pas l’heure qui est affichée, c’est la température, 16°.Mais 16° par rapport à ce liquide c’est extrêmement chaud, du coup ça le fait bouillir très très fortement

TC: 00:03:08:00 En tous cas au départ. Vous voyez, très forte ébullition, et petit à petit l’ébullition s’apaise.

TC: 00:03:24:00 Alors, vous pourriez me poser la question, comment est-ce possible de le conserver dans ce récipient là? Si vous regardez de plus près ici, est-ce que vous voyez la particularité?

TC: 00:03:37:00 y’a deux parois, double verre? Exactement. Deux parois, deux vases emboités l’un dans l’autre, mais ce qui est important c’est entre les deux parois, qu’est-ce qu’on a fait?

TC: 00:03:51:00 y’a du vide? Exactement, au départ y’avait de l’air, cet air on l’a aspiré, on l’a retiré grâce à une pompe, d’où la petite pointe qui dépasse. Donc vous n’avez plus rien, c’est effectivement le vide, le vide qui va jouer le rôle d’isolant thermique. C’est ça qui va limiter les échanges de chaleur.

TC:00:04:07:00 si vous voulez, c’est le principe des bouteilles Thermos, j’imagine que vous connaissez? oui. Ça permet de conserver les boissons à une certaine température, c’est le principe de la bouteille Thermos, sauf qu’on va appeler ceci des vases Dewar. Dewar, du nom du scientifique britannique qui l’a conçut.

TC: 00:04:24:00 Alors, pour montrer à quel point c’est efficace, déjà on a supposé que ce liquide était froid, mais froid ça veut dire quelle température? Ben, on sait pas? On sait pas. moins quelque chose peut-être? Alors comment savoir que ce liquide est vraiment très très très froid?

TC: 00:04:45:00 Prendre sa température? Prendre ça température, et ça tombe bien, j’ai une sonde thermique. Voilà la sonde qui va nous permettre de mesurer la température. Pour l’instant elle est placée dans la salle, à l’air libre. Donc on a vu, température ambiante, 16° et quelques.

TC: 00:05:06:00 Je vous propose de plonger la sonde dans ce fameux liquide pour savoir à quelle température il est précisément.

TC:00:05:17:00 Et vous voyez, une fois à l’intérieur de 16°, la température dégringole puisqu’on est déjà en dessous de zéro degrés, -15, -20, -30. Jusqu’où est-ce que ça va descendre? Donc on va voir dans quelques instants, quelle est la température précise de ce liquide. Mais pour avoir une idée, le congélateur chez vous, vous savez combien il fait à peu près?

TC:00:05:39:00 -20 où ? Exactement, en général c’est entre -15 à -20°. Bon là on est sûr, c’est plus froid que n’importe quel congélateur. Puisqu’on est déjà à -100° Celsius et quelques. Et sur terre, si on reste sur terre, vous connaissez des endroits où il fait très très froid? En Sibérie. Sibérie, oui. -30,-40 Voilà, -30, -40° Celsius. Les pôles, Arctique, Antarctique. A la montagne en hivers, on peut atteindre -30, -40 .

TC:00:06:15:00 -50° Celsius peut-être en Sibérie, et au pôle sud, puisque c’est là qu’on a enregistré la plus basse température, -93° Celsius. -93° et là vous êtes, enfin, pas vous, mais le liquide est à -193°, et ça semble se stabiliser à cette température là. - 193°, donc vous voyez l’efficacité de ce récipient, de ce vase Dewar, puisqu’à l’intérieur on est à -193° et malgré tout on peut le conserver et je peux toucher la parois externe sans ressentir grand chose, juste un tout petit peu de fraîcheur et ce n’est pas désagréable.

TC: 00:06:58:00 Alors ceci dit, il n’est pas fermé, donc on va pas le conserver pendant une éternité, on va le conserver pendant quelques heures, mais c’est amplement suffisant. Alors, ce liquide à -193°, au fait, dangereux ou pas? Vu la température? Oui. Oui, oui, qu’est-ce qu’on risque si on le touchait? D’être congelé.

TC: 00:07:22:00 D’être congelé, si quelques gouttes vous parvenaient, si vous étiez au contact de quelques gouttes seulement? Cryogénisé. Vous n’allez pas être congelé tout de suite, pas être cryogénisé, mais peut-être que vous allez ressentir, avec quelques gouttes? Des brulures? Exactement, une sensation de brulure.

TC: 00:07:39:00 C’est douloureux déjà. Donc c’est pour ça, je vous demande de faire vraiment bien attention, de ne jamais toucher ce liquide à -193°. Très dangereux. Maintenant on pourrait se poser la question, mais qu’est-ce que c’est? Un liquide à -193° qu’est-ce cela pourrait-être? Vous en connaissez-vous des liquide à cette température là? Non. Non, vous n’en avez jamais jamais vu? Ben l’oxygène liquide où? L’oxygène liquide, effectivement ça existe, l’oxygène liquide lui on le mesure à -183° Celsius, bon là on a 10° d’écart.

TC:00:08:16:00 On peut supposer que c’est pas de l’oxygène liquide. Moi une fois on m’a brulé une verrue chez la dermatologue avec de l’azote liquide. Voilà, l’azote liquide lui -196° Celsius. -196, là on est à -193, qu’est-ce que vous en pensez, erreur de la sonde où est-ce que finalement ça pourrait être autre chose que de l’azote liquide? Ça pourrait être autre chose. Peut-être, comment le savoir?

TC: 00:08:44:00 Alors je vous propose quelques expériences évidemment. Peut-être l’azote liquide, je devrais dire di-azote liquide d’un point de vue scientifique. La température est stabilisée, -193° et quelque, je retire la sonde. Bien sûr la température va remonter gentiment, mais là ça ne correspond plus à rien, donc inutile de regarder l’affichage.

TC: 00:09:13:00 Comment savoir, si c’est du di-azote liquide où si c’est autre chose? Et bien première expérience, je vous propose d’enflammer ce morceau de bois. Ne serait-ce que ça, il s’agit d’une réaction chimique. Pour que ça brûle, j’ai besoin de réunir deux autres paramètres. Là j’ai le combustible, j’ai choisi ce morceau de bois, mais que faudrait-il d’autre encore? De l’oxygène. Voilà, l’oxygène, le di-oxygène, vous en avez là présentement dans l’air, quel pourcentage d’ailleurs, dans l’air, de di-oxygène? 30%, 30, 50? Je dirais 70. 70, bon là c’est beaucoup! En fait on est autours de 20%, 20% de di-oxygène dans l’air.

TC: 00:10:03:00 J’ai le combustible, j’ai le comburant, ça ne s’enflamme toujours pas. Ah, il faut une étincelle. Voilà, troisième paramètre important, une étincelle; l’énergie d’activation. C’est pour ça que j’ai ceci, un super briquet en quelque sorte, et bien sûr il faut les trois facteurs réunis. Le combustible, le comburant et l’énergie. et à ce moment là le morceau de bois est en train de s’enflammer, la combustion a lieu.

TC:00:10:34:00 J’approche le vase, là ça brûle, peut-être pas très très bien, mais ça continue en tous cas, puisqu’on a toujours les trois paramètres, notamment vous avez le di-oxygène dans l’air. Et si je plaçais cette baguette enflammée au dessus du liquide, ça s’éteints, immédiatement ça s’éteints. Donc si ça s’éteints, ça signifie? Il manque quelque chose. Il manque quelque chose, et il manque ici, l’oxygène? En l’occurence le di-oxygène.

TC: 00:11:01:00 donc pas de di-oxygène. On avait évoqué le di-azote, peut-être qu’on est bien en présence de di-azote? Le di-azote, lui n’est pas un comburant, ça ne permet pas la combustion. Bon, je recommence, peut-être que j’avais un peu de chance? Ou de la malchance, on ne sait pas? Ça s’éteints toujours. Pas de di-oxygène. Je pourrais peut-être mettre cette baguette enflammée dans le liquide même? Si c’est du di-azote liquide je ne prends pas de risque. Ça s’éteints au dessus, pas de di-oxygène, ça devrait s’éteindre à l’intérieur. Si c’est du di-azote liquide. Ça s’éteints…et à l’intérieur… ça reprends

ça reprends de plus en plus vivement, voyez? Je recommence

TC: 00:11:52:00 Alors puisque la combustion continue, qu’est-ce que vous en pensez? Qu’il y a peut-être de l’oxygène dedans? Ben certainement! Voyez juste une partie incandescente, l’énergie d’activation, j’ai toujours le combustible et à l’intérieur je trouve, le comburant, le comburant , le di-oxygène. Donc là ce qui est sûr c’est que forcément dedans y’a du di-oxygène. Mais il y a aussi autre chose, autre chose qui a arrêter la combustion d’accord.

TC: 00:12:20:00 Donc, ceci, ce liquide à -193° Celsius, c’est clair, ce n’est pas du di-azote liquide, mais c’est un mélange, un mélange avec du di-azote et, en tous cas, du di-oxygène. Et donc ce mélange on pourrait l’appeler plus simplement. Parce-qu’un mélange de di-azote et de di-oxygène vous connaissez? Ben oui. oui, c’est à dire? C’est l’air . C’est l’air! L’air autour de nous qui contient du di-azote et du di-oxygène, mais l’air autour de nous est sous forme …gazeuse? de gaz. et ici ce que je vous présente c’est de l’air, mais de l’air sous forme liquide.

TC:00:12:56:00 L’air liquide ça existe, et vous voyez, à pression atmosphérique, pour avoir de l’air liquide il faut atteindre -193° Celsius. Et ici au palais de la découverte, on a la chance de pouvoir produire de l’air liquide, ce fameux air liquide. On a l’appareil pour, pour liquéfier l’air. Et grâce à cet appareil, en fait on peut descendre à -200° Celsius, puis l’air qui est aspiré par la machine à -200°ressort liquéfié. Donc ça c’est de l’air liquide.

TC: 00:13:25:00 Et pour obtenir un litre d’air liquide, il faut 750 litre d’air gazeux. 750 litres d’air gazeux pour récupérer 1 litre d’air liquide.Et bien ça ça signifie qu’avec cette bouteille en plastique tout à fait ordinaire, y’a pas de double parois séparée par le vide ici. Je vais mettre un peu d’air liquide dans cette bouteille, du coup on sera à température? -193° froide Dans la bouteille? Non ambiante, ambiante. Ambiante, comme lorsque je renverse sur la table, voyez, là tout de suite ça devient gazeux. Parce-que l’air liquide bout à -193°, la table 16° l’écart est très très très important.

TC: 00:14:16:00 Maintenant dans la bouteille, là c’est à température ambiante, si je pose la main ça fait comme une petite ventouse, voyez l’air s’échappe. Mais je vais en profiter pour récupérer cet air gazeux. Avec ce ballon, l’occasion de faire la fête, et donc voyez sans faire d’effort, petit à petit il se met à gonfler, tranquillement, mais surement. Donc j’ai mis un peu d’air liquide, l’air passe à l’état gazeux, le gaz remplit le ballon, et en même temps vous pouvez observer sur la bouteille, d’une part on retrouve ce brouillard blanc, givrant, et puis sur la partie basse ici, ce dépôt blanc qu’on avait déjà observé sur le bouchon, c’est à dire… du givre, du givre.

TC:00:15:03:00, maintenant qui dit givre…qu’est-ce que c’est le givre? C’est de l’eau gelée? Voilà, de l’eau sous forme solide, et de l’eau vous en avez où? Dans l’air. Dans l’air exactement, donc la vapeur d’eau que vous ne voyez pas dans l’air ambiant, au contact de cette partie qui est très très froide, elle se condense, elle passe sous forme solide, d’où la formation de givre et puis ici ce brouillard givrant. Condensation de la vapeur d’eau de l’air ambiant.

TC: 00:15:27:00 le ballon quand à lui, continue de gonfler. Je vous rappelle que l’état gazeux prend nettement plus de place que l’état liquide, ici 750, le rapport. Bon, il est suffisamment gonflé, je le retire. Pour dire les choses autrement, à la place du ballon, je pourrais peut-être mettre un bouchon là dessus? Qu’est-ce que vous en pensez? rires Mais attention, un bouchon…en liège. On va se contenter de ça. J’remets un peu d’air liquide.

TC: 00:16:02:00 Vous avez une idée? Heu… Est-ce que vous avez intérêt à vous cacher, ou est-ce que ça ira? On va se cacher. Alors prenez vos précautions… et puis on va attendre… Houaouh, champagne! Voilà. Encore une fois. L’air passe à l’état gazeux, le gaz prend 750 fois plus de place que l’état liquide, la pression augmente fortement, ce qui pousse le bouchon plus ou moins fortement.

TC : 00:16:33:00 Alors attention parce-qu’il peut y avoir des dégâts au niveau du plafond, parfois vous avez…vous voyez ces trous dans le faut plafond. Alors ça pourrait être extrêmement dangereux si à la place du bouchon en liège j’avais vissé une vrai capsule, parce-qu’à ce moment là…qu’est-ce qu’on aurait eu? La bouteille aurait explosé. La bouteille aurait explosé, et ça évidemment c’est très très très dangereux.

TC: 00:16:56:00 du coup c’est la raison pour laquelle dans ces bouteilles qui contiennent ici de l’air liquide bien sûr il y a une double paroi séparée par le vide, ça c’est primordial, ceci dit, le vide il n’est jamais parfait, ça peut casser, donc pour éviter tout problème, on pose un bouchon, très léger comme ici et comme ça en cas de surpression, le bouchon bouge, se soulève et le gaz peut s’échapper. On évite évidemment l’explosion. Vous pouvez voir là-bas dans la vitrine, la coupe d’un récipient similaire, vous avez donc la double paroi avec des couches d’isolant supplémentaires et puis un bouchon similaire qui peut là aussi se soulever.

TC: 00:17:35:00 Et toute les bouteilles qui contiennent comme ça des liquides Cryogéniques; comme l’air liquide, le di-azote liquide ou autres sont conçues de la même façon, d’accord. Bon, tout le monde est bien convaincu que ce liquide à -193° Celsius, c’est bien de l’air liquide et non pas le di-azote liquide, d’accord. Alors, je vais remettre de l’air liquide dans ce vase Dewar.

TC: 00:18:08:00 Voilà, on a dit que -193° ça présentait un danger, c’est très froid, on pouvait notamment ressentir des brulures au contact, avant d’y mettre un doigt ou une matière vivante, on va se contenter d’autres objets.

D'autres matériaux comme ces petits morceaux de caoutchouc tout à fait banal. Voyez, c’est pas un macaroni, ça a la forme, mais voyez quand je tire dessus c’est élastique, c’est souple, c’est du caoutchouc. Je vais essayer de casser donc là j'ai un super maillet, je vais taper de toutes mes forces. Il ne se passe rien, il saute mais il reste élastique.

TC: 00:18:51 :00 je vais le plonger dans l’air liquide, -193°, nettement plus froid que votre congélateur, du coup, comme à chaque fois, l’air liquide bout au contact du caoutchouc qui est à température et assez rapidement comme c'est nettement plus froid que le congélateur et bien, vous pouvez constater que le caoutchouc a changé de propriété. Là on dirait vraiment un macaroni cru. Oui toujours pas comestible mais les propriétés ont changées et si j'essaye de le casser. Je vais peut-être mettre des gants par précaution, on a dit que c'était assez dangereux donc ne prenons pas de risque.

TC: 00:19:36:00 Alors j’y vais. Holà! Heureusement il y a personne devant. Donc là voyez le caoutchouc se brise en plusieurs morceaux. Alors je vais recommencer… est-ce que vous pensez que ce morceau de caoutchouc reste ainsi, dur, ou est-ce qu’il va retrouvé ses propriétés?

TC: 00:20:11:00 Peut-être si on lui laisse le temps il va redevenir comme avant?d’accord par ailleurs là j'ai pris des précautions j'ai mis des gants mais est-ce que je pourrais le toucher à mains nues? il est trop froid, ça dépend de sa température, Ceci dit c’est du caoutchouc, c’est un bon isolant, ce n'est pas un métal, allez je prends le risque on est là pour tenter des expériences. Allez, c’est la dernière! Et du coup, voyez, sans problème, je ressens une petite fraîcheur, mais sans douleur, évidemment et entre mes mains petit à petit le caoutchouc se réchauffe et à ce moment-là il retrouve ses propriétés.

TC 00:20:59:00 Donc finalement tout se passe bien pour le morceau de caoutchouc. Effectivement ses propriétés ne sont pas les mêmes en fonction de la température, à température ambiante on sait bien que le caoutchouc est souple et élastique à -193 les propriétés changent il devient cassant, c’est l’état vitreux, mais par compte ce qui est intéressant c'est quand je le réchauffe il retrouve effectivement toutes ses propriétés .

TC: 00:21:22:00 Maintenant on peut peut-être essayer de mettre une matière vivante dedans, qu'est-ce que vous en pensez? Oui, essayons. On peut toujours essayer! Est-ce que pour la matière vivante ça va aussi bien se passer? Ben, faut faire le test vous l'avez dit. Oui on va faire le test, alors qu'est-ce que je pourrais sacrifier? Parce-que là je vois quelques volontaires? un doigt? voilà mais à part vous? à part les êtres humains? Dans un premier temps. Ben, les rats du Palais. Voilà, dans la salle de communication animale. Ben c’est pas gentil! Vous avez des rats. Les pauvres. Araignées, fourmis? Ha non. Non, pas les grenouilles non plus? Alors laissons les animaux tranquilles et on va se contenter, ça tombe bien j'ai quelques feuilles d'arbustes.

TC: 00:22:09:00 Si ça vous convient. Pas de fleurs mais des feuilles, de vraies feuilles, ce qu’on appelle des feuilles de Cuba, ici. Et des feuilles de ce type vous en avez vraiment partout dans tous les jardins, des feuilles ordinaires. Ce qui est important c'est qu'il s’agit d'une vraie feuille, matière vivante.

Et toutes les matières vivantes, et bien de quoi sont-elles constituées en majorité, on va pas rentrer dans le détail? D’eau. De l’eau et des cellules. Le corps humain lui, contient environ 60 % d'eau. Bon, la feuille ici contient des cellules et énormément d’eau, du coup on va la sacrifier dans l’air liquide

TC: 00:22:50:00 On a vu ce qui c’est passé avec le caoutchouc, voyons maintenant avec la feuille. En imaginant que cette feuille, il pourrait s’agir d’un doigt, de notre doigt en l’occurence. Mais pour l'instant mettons la feuille. Vous entendez? ça craque. ça craque pas besoin de maillet, et là pas de problème la feuille se casse en plusieurs morceaux c'est fragilisé. Est-ce qu’elle est toujours vivante? Ben non. Qu’on la casse où non. Et pour qu'il n’y ait pas de soucis, allez j’en sacrifie une autre. voilà celle-ci

TC: 00:23:33:00 Pareil, vous entendez le même craquement et cette fois je vais la poser délicatement sur la table pour quelle se réchauffe. Est-ce qu’elle est toujours vivante celle-là? non. Non? bah ça dépend ça se réchauffe non? C’est-à-dire que pour notre doigts si on le mettait dedans vous pensez qu'il va retrouver toutes ses propriétés même en se réchauffant? non, non, non. Voilà on va attendre effectivement mais comme c’est une matière vivante, on a dit qu'elle était composée de cellules et d’eau. Alors je vais prendre de l’eau.

TC: 00:24:09:00 l’eau du robinet bien sûr, un tout petit peu d'eau. De l'eau à -193°, que va devenir l’eau? Un glaçon? C’est beaucoup plus froid que le congélateur, alors chez vous, si vous voulez un glaçon il faut attendre un petit peu… quelques heures. Et bien là, on retrouve ce magnifique brouillard givrant mais en moins d'une minute est-ce que vous le voyez le glaçon? oui Il commence à se former voilà, donc l'été c'est assez pratique. Je vais attendre encore un tout petit peu, voilà la glace, avec une forme tout à fait aléatoire; un glaçon.

TC: 00:25:04:00 Un vrai glaçon. Ça vous connaissez c'est pas vraiment un mystère. Autrement dit lorsque j'ai plongé la feuille dans l’air liquide, l’eau à l’intérieur de la cellule a gelée, mais en gelant, c'est comme lorsque vous laisser les bouteilles pleines d'eau dans un congélateur, lorsqu'on fait ça et qu’on oublie, la plupart du temps, la bouteille qu'est-ce qu'elle devient? Elle expose. Et pourquoi est-ce que ça explose? Ça prend plus de place, l’eau gelée? C’est ça. Pour l’eau c’est un cas particulier effectivement la glace elle prend beaucoup plus de place que l’eau sous forme liquide. Normalement la solidification; lorsqu’on passe de l’état liquide à l’état solide, la solidification devrait entraîner au contraire une diminution du volume. Parce-que l’état solide c’est un état mieux rangé, mieux ordonné que l’état liquide. Mais pas pour l’eau.

TC : 00:25:52:00 Du coup les cellules elles ont éclaté à cause de cette transformation de l'eau liquide en glace. Vous ne le voyez pas encore mais les parois des cellules elles ont éclatés la feuille elle est morte et ça ça va entraîner une succession de réactions biochimiques qui font que dans quelques instants, d’ici la fin de l'exposé vous verrez la feuille noircir comme celle là. L’ hiver le processus est un peu plus lent, d’accord Donc là, à l'arrivée il n'y a pas de doute la feuille elle est? morte. Elle est morte d'accord, ce n'est pas que pour le caoutchouc.

TC: 00:26:22:00 Donc pour la matière vivante il faut vraiment vraiment faire attention. Vous imaginez si j'avais mis mon doigt à l'intérieur, mon doigt il aurait pu finir comme ça. Tout noir. Tout noir. Et à ce moment là, la seule chose à faire? c’est le couper. C’est de le couper, exactement, c'est l'amputation parce que sinon ça se propage c'est la gangrène. Donc je répète, moins 193° c'est extrêmement dangereux, il y a des risques et on a parlé de brûlures mais éventuellement ça va jusqu'à l'amputation.

TC:00:26:57:00 Mais comme nous sommes au palais de la découverte soyons fous, on va tenter l'expérience mettre un doigt dans l’air liquide. Bon, le but est de garder le doigt intact. Finalement la question revient à se demander comment tenter l'expérience? avec des gants? Sans rien mettre parce que les gants ici ne vont pas me protéger, ce sont des gants de jardinage ça protège juste des brûlures. Je ne vais rien mettre. Vous vous souvenez au début de l’exposé? Depuis le début je fais ça. Je verse de l’air liquide sur une surface à température ambiante, et à ce moment là? ça disparaît. Ça disparaît, ça s’évapore. Ça passe à l’état gazeux.

TC : 00:27:39:00 La table, on l’a dit, est à température ambiante, nos doigts? sont à température ambiante température ambiante, on pourrait même dire température du corps, même si c’est pas tout à fait ça, mais disons que les doigts sont à 37° d'accord.

TC: 00:27:56:00 je vais peut-être remettre de l’air liquide, parce-que là pour le plonger dedans c’est un peu délicat… ou peut-être changer de vase, ça sera peut-être plus joli. Je remets de l’air liquide dans ce nouveau vase. Il était à température ambiante donc à nouveau vous voyez l’air liquide bouillir très très fortement un échange de chaleur entre la paroi interne et le liquide et petit à petit l'ébullition se stabilise. (silence)

TC:00:28:49:00 on a pas dit comment il fallait faire l'expérience. On a juste dit que les doigts étaient à 37°, mais ça suffit pas puisque la feuille on a vu qu’elle brunit légèrement, qu’elle est bien morte. Alors, comment éviter ça avec le doigt? Parce-que j’y tiens quand même à mes doigts! en allant très vite? très vite très vite très vite ça veut dire combien de temps? moins d'une seconde? d'accord disons une bonne seconde d'accord

TC:00:29:23:00 Avant de le faire en vrai, on imagine. la théorie c'est que les doigts sont autour de 37° Celsius, donc du coup quand je vais le mettre à l'intérieur, le doigt va faire bouillir l’air liquide, il va se former une couche gazeuse autour qui devrait le protéger, devrait. Mais on a dit qu’il fallait le faire très vite parce que si non la feuille enfin le doigt pourrait finir comme cette feuille, et là c'était l’amputation.

TC:29:50:00 Alors très vite comme ceci. J’y vais? oui . Et la voyez, encore une fois, Et vous criez pas. Tout va bien, les doigts sont secs, je peux bouger les doigts sans problème, vous m’avez pas entendu crier. non non ça va j'ai pas souffert non plus. parce que? peut-être dans une heure vous allez souffrir Peut-être on va le vérifier, mais pour l'instant tout va bien je ne ressens rien et même au contraire à l'intérieur c'est assez agréable une sensation de bien de fraîcheur en fait comme si je plongeai mon doigt dans un nuage d'accord.

TC: 00:30:27:00 Ceci dit, une seconde ça suffit largement parce que la couche gazeuse, elle disparaît au fur et à mesure, vous avez toujours un échange thermique entre le doigt et le liquide et si je l'avais laissé plus longtemps évidemment j’aurais ressenti comme des picotements brûlures et puis bien sur amputation. Il faut toujours garder à l'esprit que c'est un liquide à -193° Celsius et qu’il y a quand même des dangers. Même si je fais comme ceci rapidement et que tout va bien.

TC:00:30:54:00 D'ailleurs ce phénomène qui a protéger mon doigt c'est ce qu'on va appeler la caléfaction. C’est un phénomène que vous pouvez observer chez vous d'ailleurs même si c'est un nom qu’on utilise jamais. Mais ce phénomène, vous pouvez l’observer lorsque vous reverser un tout petit peu d'eau sur une plaque électrique qui est très très chaude. Vous avez déjà vu ça? Oui. Ça arrive fréquemment et en général vous entendez? pchiiiiiii exactement ce petit bruit, merci pour le bruitage, et puis vous voyez cette gouttelette d’eau qui se déplace, d’accord. La même chose avec de l'air liquide.

TC : 00:31:25:00 Je vais en jeter ici par terre devant vous l'air liquide, en tout cas une partie, au contact du sol, très vite, va passer à l’état gazeux le reste se mettra sous forme de gouttes et ces gouttes d’air liquide vont se déplacées très rapidement sous la propulsion de cette couche gazeuse. Vous êtes prêts? oui. Alors, on y va

TC: 00:31:44:00 je vais en jeter là devant.Et vous voyez ces gouttes d’air liquide qui vont vers vous. L’air liquide devient gazeux, mais le sol reste sec.Et donc ce phénomène de caléfaction, vous l’avez systématiquement au début de chaque expérience avec le caoutchouc, la feuille, le doigt etc. Ça va? oui Toujours? Oui OK.

TC:00:32:21:00 Alors on continue? oui Donc, on sait que c’est de l’air liquide. Vous avez vu quelques propriétés sur quelques matériaux: caoutchouc, feuille, doigt. Maintenant je vous propose de revenir sur l’air. Je suis passée assez vite on a pas précisément parler de la composition de l’air. Et bien est-ce que vous savez ce qu’on trouve dans l’air? On avait évoqué quelques composé, mais…de l'oxygène, l’azote voilà, di-oxygène, di-azote. De l’eau! De l’eau, d’accord on va noter tous ça au tableau;

TC:00:32:49:00 vous connaissez la formule chimique de di-oxygène ? 0₂ je vais pas l'écrire complètement mais juste la formule ce sera plus simple. Et puis on a parlé de di- azote. Symbole de l'azote ? Quelques souvenirs ? N ? N là c'est un peu particulier, donc di-azote N₂ . Et puis l'eau ? H₂O, H₂O, H désignant l'hydrogène. Est-ce qu'il y a autre chose dans l'air ? De l'ozone. De l'ozone, un tout petit peu.

TC : 00:33:23:00 Y'a pas du truc à cause du réchauffement climatique ? le CO_2. le CO₂, tout à fait. Des polluants ? Des polluants, on va parler de la composition de l'air sec et sans polluants, on va imaginer ça, mais effectivement. C'est tout ? C'est déjà pas mal. Et puis vous avez citer l'essentiel en tout cas ; Di-azote Di-oxygène, alors, je vais ajouter peut-être de l'argon, un gaz rare, CO₂ vous avez cité l'ozone etc. c'est dans les pointillés.

TC : 00:33:59:00 vous connaissez les proportions de di- azote et de di-oxygène ? di-oxygène vous l'avez dit... oui je l'avais dit au début effectivement. 20% Exactement, vous avez bien suivit, précisemment 21%. Du coup, di-azote 78% et argon, dioxyde de carbone, ça va représenter 1%. Donc ça c'est la composition de l'air sec je mets l'eau à part parce que la quantité d'eau dans l'air et variable. Bon, alors quand on produit de l'air liquide, l'air de la salle contiend ceci ; Di-azote, Di-oxygène etc. Cet air, comme je l'ai dit au début passe dans la machine liquéfacteur d'air, à - 200° et ressort liquide. D'accord.

TC : 00:34:47:00 Alors, là, ce que je propose de faire maintenant c'est de séparer les deux principaux constituants de l'air, di-azote, di-oxygene.

Et pour cela je vais avoir besoin de ce support lumineux, dont le seul but est d'éclairer l'expérience. Dessus je vais poser ce bécher remplit d'eau. Et dans un instant je verserai un peu d'air liquide, un tout petit peu d'air liquide dans cette grande quantité d'eau, d'accord. En faisant cela je vais reprendre la baguette de bois, que je vais enflammer. Vous vous souvenez à quoi elle nous a servit ? au début ? A prouver la présence de di-oxygène ? Voilà. Dans un premier temps j'avais placé la baguette enflammée au-dessus du liquide et là ; Elle s'était éteinte. Voilà. Mais je suis passée assez vite, ça c'est éteint, j'ai pas dit pourquoi ? Non. Non,

TC 00:35:46:00 En fait di-azote et di-oxygène on va pouvoir les séparer parce qu'ils n'ont pas les mêmes températures d'ébulition. Pour de di-azote liquide on a dit que la température était autour de moins, vous vous souvenez ? C'était pas 196 ? C'est ça. nous on avait la temppérature de l'air liquide affichée à -193° et pour le di- azote liquide -196° Celsius. Di-oxygène liquide ? Je l'ai dit mais rapidement, -183 C'est ça, -183° Celsius, vous voyez des températures bien différentes. Le composé le plus volatile c'est celui qui a la température d'ébulition la plus basse, et la plus basse ici entre le di-azote et le di-oxygene ? Di-azote. Di-azote, en valeur négative celle du di-azote est plus basse que celle du-dioxygene.

TC : 00:36:43:00 C'est pour ça que dans un premier temps, lorsque j'ai placé la baguette enflammée sur le dessus, elle s'est éteinte quand on était en présence de vapeur de di-azote, c'est plus volatile. On va refaire la même chose. Avec la baguette enflammée, je prépare le test. Je vais donc étiendre les lumières et verser un peu d'air liquide sur cette grande quantité d'eau.

TC : 00:37:28:00 vous retrouvez ce brouillard blanc givrant toujours la condensation de la vapeur d'eau de l'air ambiant. Ça évoque assez bien les effets spectaculaires dans les concerts, spectacles. La baguette enflammée ça brûle toujours, les trois paramètres sont réunis ; conbustible, conburant , énergie. Je la place au-dessus de l'air liquide, donc là pas de surprise ça s'éteint. ça s'éteint. On est en présence de di-azote, le di-azote étant plus volatile que le di-oxygène.

TC:00:38:05:00 Je recommence, pareil ça s'éteint.di-azote passe à l'état gazeux. Mais alors, puisque le di-azote est en train de passer à l'état gazeux, ça veut dire que la composition de l'air liquide...change est en train de changer. Donc le di-azote part et l'air liquide est en train de s'enrichir en dit oxygène liquide.

Alors là pour l'instant dans le becher donc vous avez l'eau en bas, au-dessus l'air liquide, mais vous voyez qu'entre l'eau et l'air liquide, ça bouge un petit peu. Je recommence, bon, toujours le di-azote.

TC : 00:38:55:00 Et voyons, là, vous voyez la différence ? la flamme est encore là, la flamme est toujours là, la combustion continue donc on est en présence d'oxygène, de di-oxygene. je vais juste laisser cette partie incandescente on va attendre un petit peu...

donc on disait que l'air liquide s'enrichissait en di-oxygène liquide. Et vous voyez des gouttes qui commencent à se former. sur le dessous ? Voilà.

TC:00:39:32:00 Et en même temps ici, vous voyez la combustion qui reprend avec ce petit bruit bien caractéristique du di-oxygène gazeux.

TC:00:39:56:00 Donc l'air liquide s'enrichit en di-oxygène liquide, le di-oxygène liquide est plus dense que l'eau, alors comme c'est plus dense, normal, ça coule au fond du becher. Au contact de l'eau ça repasse à l'état gazeux, et cette fois c'est moins dense que l'eau et ça remonte.

TC:00:40:13:00 Donc c'était des goutelettes de di-oxygène, qui sont descendues sous forme liquide et qui sont remontées progressivement sous forme gazeuse. Et là toujours beaucoup de di-oxygene gazeux au dessus. Voyez la flamme est très vive. Quand je chasse le brouillard, ici il reste l'eau qui a bien refroidi avec un peu de glace sur la paroi interne, un peu beaucoup même, et également un petit peu à la surface.

TC : 00:40:38:00 Et souvent la question qu'on me pose, qui intrigue beaucoup les enfants c'est si je place cette baguette enflammée dans l'eau ? En fait, vous avez la réponse, ça s'éteint. Dans l'eau ça s'éteint. Mais si je fais des choses à moitié, la partie dans l'eau s'éteint, mais au dessus on est toujours en présence de di-oxygène gazeux. Donc la combustion continue assez vivement, donc là, pour qu'il n'y ai pas de risque, j'ai intérêt à tous mettre au fond de l'eau. Et enfin, la combustion s'arrète.

TC : 00:41:07:00 je vais ralumer, voilà.

Donc cette expérience elle est intéressante pour deux raisons, vous avez vu qu'avec la présence d'une petite éteincelle, la combustion pouvait être fortement ravivée, ça c'est très dangereux. Du coup on utilise jamais de l'air liquide.

TC : 00:41:28:00 Les applications qui nécessite des très basses températures ce feront toujours, enfin souvent avec le di-azote liquide -196°Celsius donc là pas de problème par rapport aux combustions. Et justement pour récupérer le di-azote on peut procéder de cette façon. Parce que l'expérience ici vous montre le principe de distillation cryogénique où on peut séparer le di-azote du di-oxygène suivant leur température d'ébulition. Donc là dans un premier temps, on a récuprer le di-azote, suivit du di-oxygène. Bon évidemment il faudrait un système un peu plus élaboré.

TC : 00:41:59:00 donc on utilise jamais de l'air liquide. Et le di-azote liquide, quelques applications, on avait évoqué... les verrues voilà on avait évoqué les verrues, le Dermatologue les brûle avec le di-azote liquide, c'est assez douloureux il me semble... ho oui ensuite par rapport à la feuille donc là vous voyez bien qu'elle a changé de couleur elle est bien morte et bien malgrés ceci, il est possible de conserver certaines cellules à très basse température. Alors quand je parle de cellule, je pense notamment aux embryons, au sperme, aux globules rouge etc. Mais pas un corps humain ! Ça ce n'est pas possible, d'accord.

TC:00:42:36:00 Donc on sait maitriser la congélation de certaines cellules c'est tout. Ensuite le di-azote liquide ça peut servir pour surgeler des aliments notamment. Ensuite dans la construction, lorsqu'on veut creuser un tunnel, le tunnel du métro par exemple, pour éviter que la terre s'effondre on peut verser du di-azote liquide qui permet de figer un peu la terre. Donc voilà quelques applications maintenant sur les routes autour de vous si vous avez déjà croisé des camion, des citernes avec l'inscription Air Liquide, y'a pas d'air liquide dedans, c'est juste le nom de la société. Mais jamais jamais d'air liquide, c'est pour ça que nous, pour vous le montrer, on est obligé de fabriquer de l'air liquide, sur place ici au palais de la découverte.

TC:00:43:20:00 D'autres applications, comme expériences complémentaires, alors, en mécanique ; en mécanique on pourrait avoir besoin des basses températures pour ceci. Cette fois, je dispose de deux pièces métalliques, elles sont assez lourdes d'ailleur. Donc là voyez le bloc est percé, un cylindre. Et bien si j'essaye d'enfoncer le cylindre dedans p'tit soucis. C'est pas une question de force, c'est juste que les diamètres sont rigoureusement identiques. Alors pour assembler parfaitement ces deux pièces comment est-ce que je devrais faire ? En refroidir une pour , par exemple et bien sûr on va plutôt refroidir, celle-ci d'accord. Refroidir dans quel but ? Rétrécir ? Voilà.

TC:00:44:16:00 Là l'idéal ce serait que le cylindre se rétracte, que le volume diminue, d'accord. Mais comme la pièce est assez grosse, pleine, la rétraction va prendre un certain temps. Donc on va laisser de côté environ cinq minutes. Et je vais vous montrer une autre expérience en attendant.

TC : 00:45:38:00 Donc là c'est que l'air du palais de la découverte? Exactement, l'air liquide produit par le palais de la découverte, on en trouve nulle part ailleurs.

TC : 00:44:56:00 Pendant que le cylindre se retracte. Je vous propose un parallèle avec un ballon. mais cette fois un ballon déjà gonfflé. On va pas s'intéresser au caoutchouc qui constitue le ballon, mais à ce qu'il y'a dedans, de l'air gazeux. Donc là le but est de refroidir ce ballon gonflé avec de l'air liquide. Une idée de ce qu'il va pouvoir se passer ? Parce-que le ballon je peux pas le mettre dedans, je vais verser l'air liquide dessus. Il va éclater ? Il va éclater, peut-être.

TC : 00:45:40:00 Ou, il va rétrécir, non ? le cylindre on l'a plongé dans l'air liquide dans le but de le rétracter, tout à fait. Alors voyons, ici avec ce ballon. Est-ce qu'il va éclater ou est-ce qu'il va rétrécir ?

TC:00:46:11:00 et vous voyez, que petit à petit, il ressemble à une vielle pomme toute ridée. Mais quand je le laisse tranquille il revient il se réchauffe et là le ballon retrouve sans volume initial. Donc effectivement sous l'effet des basses températures les composants de l'air sont fortement, fortement rapprochées, ça se traduit par une nette diminution du volume. Mais lorsque ça se réchauffe ils reprennent tous le volume donné initialement. Et ce qui se passe ici pour l'air, on espère que ça se produise pour le l'acier.

TC:00:46:52:00 Donc là, le métal est en train de se rétracter. J'ai pas vraiment mesurer le temps, est-ce que ça fait cinq minutes? Le point de repère c'est quand l'ébulition commence à se stabiliser. On va peut-être faire un premier essais. Je vais quand même verser un tout petit peu.

TC : 00:47:31:00 Bon, je pense que ça devrait être bon, on y va, là j'ai intérêt à bien porter des gants c'est du métal. Et voyez, c'est rentré, sans trop forcer. Le cylindre c'est rétracté est rentré dans le bloc mais maintenant ? Ha, comment le sortir ? Parce que là, en théorie ça se dilatte, et c'est déjà trop tard. Il est bien assemblé. Comment faire pour retirer ?

TC : 00:48:07:00 Ben faut refroidir l'ensemble ? Mais si on refroidit c'est l'ensemble qui va être se retracter, pareil si on chauffe, c'est l'ensemble qui risque de se dilater. Les deux pièces sont réalisées dans le même matériau. Donc dans les deux cas ça agit dans le même sens. Heureusement que c'est pas aussi simple de séparer parce que cette technique c'est ce qu'on appelle le cryo-emanchement, fretage à froid, ça porte différenst noms, et c'est entre autre utilisé pour fixer le train d'atterrissage des avions, enfin, certaines pièces et voyez vous êtes rassurés, c'est fiable, c'est éfficace, c'est mieux qu'une soudure classique, ici il n'y a pas de partie fragilisée, ça tiens d'un seul bloc. D'accord, ça va ?

TC : 00:48:50:00 Mais vous allez nous poser la question, mais nous au Palais, comment est-ce qu'on fait ? oui, comment vous faites ? Ben oui parce-que si non, on aurait une belle collection d'objets de ce genre et ça nous reviendrait quand même très très cher.

Et la solution, c'est parce que nous, on triche un petit peu. Alors, voilà, et d'ici quelques instants quand ça va se réchauffer je n'aurais plus qu'à dévisser ici, et les deux parties vont s'écarter. Voilà comment on procède.

TC : 00:49:16:00 Remarquez sur la tige métallique comme les métaux cette fois sont de bons conducteurs thermique, la vapeur d'eau de l'air ambiant qui se condense et là il faut faire vraiment attention et ne pas poser ses mains sur cette partie-là.

TC : 00:49:49:00 Donc voilà une autre application et enfin une dernière expérience que j'ai oublié de vous faire, mais qui est assez intéressante et je finirai sur ce point là. Je vais prendre cette cette fois, encore un métal, c'est du laiton, une boule en laiton. Je vais la refroidir également. Alors rassurez-vous, cette fois ce sera rapide parce que la boule elle est creuse et elle est percé pour la refroidir plus rapidement.

TC : 00:50:06:00 Une fois qu'elle sera à la bonne température je la mettrais dans la flamme, je vais rallumer le bruleur, quelques secondes. Qu'est-ce que vous en pensez ? Qu'est-ce qui devrait se passer ? Une boule refroidit dans l'air liquide, plongée dans cette flamme? Aucune idée. Vous imaginez la suite ? Un choc, un choc thermique ? Je sais pas, peut-être. Peut-être ? Parce-que c'est brutal...

TC : 00:50:42:00 J'ai peut-être intérêt de faire attention, de reculer un petit peut.

TC:00:50:50:00 Et vous voyez sur la boule, la formation...C'est du givre ? du givre exactement. Alors là c'est possible dans la flamme parce que en fait ici j'ai une cartouche de gaz, du butane. Le butane, réaction chimique, réagit avec le di-oxygène de l'air et cette réaction là produit et la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, d'accord.

TC:00:51:20:00 Comme la boule était très basse température le temps que ça remonte à zéro degrès ça prend un certain temps. Donc la vapeur d'eau mais aussi le dioxyde de carbone sont passés à l'état solide. Et je rappelle que la neige carbonique ; dioxyde de carbonne solide se forme à -78° Celsius. Maintenant si je prolonge le chauffage, la température de la boule cotinue d'augmenter, on va dépasser zéro degrés Celsius et bien sur, ça fond. La glace elle fond. Est-ce que le CO₂ fond aussi ? Il passe à l'état gazeux en fait, il se sublime, directement. Voilà.

TC:00:52:01:00 Ça va, oui ? Si vous avez des questions n'hésitez surtout pas. La machine qui fait l'air liquide alors, elle fait quoi en fait ? En fait dans la machine vous avez une partie qui est le condenseur, c'est là que se liquéfie l'air, mais c'est possible parce-que vous avez de l'hélium gazeux qui circule dans la machine. Et c'est l'hélium qu'on va d'abord comprimer puis on réalise une détente, on le relache. Et lorsqu'on fait une compression, détente de ce gaz l'hélium, on arrive à refroidir donc on fait une succession de compression détente pour atteindre progressivement moins 200 °Celsius en fait. Donc ça prend un certain temps en fait.

TC : 00:52:34:00 Et combien de temps ? Quand on démarre la machine il faut attendre 15 à 20 minutes pour avoir les premières gouttes. Gouttes ! Et le débit de la machine est, on va dire 6 littres par heure. Ici on a des bouteilles de 5 l autrement dit pour la remplir directement à la sortie liquéfacteur il faudrait compter environ 45 à 50 minutes.

TC : 00:52:57:00 Et donc l'hélium qu'on met dans la machine il faut l'acheter ou quoi ? En fait l'hélium circule en circuit fermé. De temps en temps on en remet mais c'est une bouteille d'hélium sous pression en fait, donc on a pas besoin d'énormément d'hélium. Et puis la matière première, ben, elle est autour de nous.

TC : 00:53:22:17 Ça va ? Oui, oui bon j'espère que vous avez passé un bon moment au palais de la découverte, oui que les expériences de l'air liquide vous ont plus. Oui. je vous remercie beaucoup de votre attention et bonne journée et à bientôt.

TC :00:53:34:00