Quelle est l’explication de l’expérience de la bougie sous l’eau ?

L’expérience de la bougie sous l’eau : plus qu’une simple combustion

L’expérience classique de la bougie placée sous un verre renversé dans un récipient d’eau est souvent présentée comme une simple démonstration de la consommation d’oxygène. On observe la flamme vaciller puis s’éteindre, tandis que le niveau d’eau monte à l’intérieur du verre. L’explication habituelle met l’accent sur le fait que la combustion consomme l’oxygène, créant une dépression qui aspire l’eau. Si cette explication est en partie vraie, elle est incomplète et occulte des phénomènes physico-chimiques plus subtils.

Au-delà de la consommation d’oxygène, plusieurs facteurs interviennent dans l’élévation du niveau d’eau et l’extinction de la flamme. Analysons-les plus en détail :

• La dilatation et la contraction des gaz: Au début de l’expérience, l’air chauffé par la flamme se dilate. Une partie de cet air s’échappe, créant des bulles visibles. Lorsque la flamme s’éteint, la température à l’intérieur du verre diminue rapidement. Cette chute de température provoque une contraction de l’air restant, contribuant ainsi à l’aspiration de l’eau. Cet effet est souvent plus important que la seule consommation d’oxygène pour expliquer la montée du niveau de l’eau.

• La condensation de la vapeur d’eau: La combustion de la bougie produit de la vapeur d’eau. Lorsque la flamme s’éteint et que la température baisse, cette vapeur d’eau se condense sur les parois du verre, diminuant la pression interne et favorisant l’élévation du niveau d’eau.

• La dissolution du dioxyde de carbone: Un autre produit de la combustion est le dioxyde de carbone (CO2). Ce gaz est partiellement soluble dans l’eau. Sa dissolution contribue, bien que modestement, à la diminution de la pression à l’intérieur du verre et à l’élévation du niveau d’eau.

• Le rôle de la paraffine: La paraffine de la bougie ne joue pas un rôle direct dans l’élévation de l’eau, mais sa combustion est essentielle. C’est elle qui fournit la chaleur nécessaire à la dilatation de l’air et à la production de vapeur d’eau.

En conclusion, l’expérience de la bougie sous l’eau est plus complexe qu’il n’y paraît. Si la consommation d’oxygène est un facteur important, la dilatation et la contraction des gaz, la condensation de la vapeur d’eau et la dissolution du CO2 jouent également un rôle significatif dans l’élévation du niveau d’eau observée. Comprendre ces différents phénomènes permet d’apprécier pleinement la richesse de cette expérience classique et de dépasser l’explication simplifiée souvent proposée.