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Fév 03 2015

Modélisation de la convection

convectionLes circulations par convection interviennent pour les mouvements atmosphériques , en seconde et pour les mouvements du manteau , en première . L’utilisation d’un modèle pour illustrer la convection permet d’ancrer cette notion difficile par un support visuel .

J’ai trouvé dans un livre d’activités pour enfants une modélisation simple à réaliser , et belle à visualiser que je mets à votre disposition

Référence du livre: LA TERRE , éditions du Seuil , Guides pratiques jeunesse , par John Farndon

La difficulté consiste à voir clairement les mouvements qui animent un fluide chauffé , et d’avoir des déplacements suffisamment lents pour que les turbulences ne se produisent pas trop vite . On utilise un liquide visqueux , ce qui diminue la vitesse des déplacements : l’huile , et du colorant alimentaire pour marqueur des mouvements .

Matériel: un grand cristallisoir, un litre d’huile, 2 ml de colorant alimentaire, une lampe à alcool, un support de bec bunsen sans la grille, 3 boîtes de Pétri

Si vous avez des idées d’utilisation , des suggestions ou des questions : Contact

Il faut prévoir 5 à 10 minutes pour la manipulation devant les élèves . Faire préparer le montage de l’illustration avant manipulation montage1 (2)
Déposer une grosse goutte de colorant au fond du récipient à l’aide d’une pipette ou d’une poire , directement au-dessus du point de chauffage .Il faut ensuite attendre que le liquide s’échauffe assez pour s’élever . Avant la montée du colorant alimentaire , on peut voir une « plume thermique « s’élever dans l’huile dessus(2)
côté (2) On peut alors voir le colorant s’élever , s’éloigner latéralement , retomber , puis amorcer un retour vers le centre . Les petites gouttes peuvent même entamer un deuxième tour

La cellule de convection créée peut même être utilisée pour des expériences en TPE : elle n’occupe pas la totalité du cristallisoir : on peut donc faire varier des facteurs (viscosité du liquide , hauteur , largeur du récipient) pour établir quels sont les éléments qui interviennent dans une cellule de convection ; étudier ce que devient l’écoulement et la température après un chauffage prolongé ,…