Le goulot déformé

Comment réaliser le tour?

Matériel :

Casserole
Bouteille à goulot large
Coton
Allumettes et produit inflammable
1 œuf

Préparation

Cuire un œuf dur

Réalisation du tour :

Aérer le coton et verser du produit inflammable sur ce dernier.
L'introduire dans la bouteille (produit inflammable vers le haut).
Prendre un œuf dur, et montrer qu'il ne passe pas à travers le goulot.
Jeter une allumette enflammée dans la bouteille.
Poser l'œuf sur le goulot.

Explications du tour:

Pour que l’œuf passe à travers le goulot de la bouteille, il faut que la consistance ne soit pas liquide ou du moins fluide. Pour ce faire, nous faisons cuire un œuf dans le but que l’intérieur soit dur de sorte qu’il n’explose pas lors du passage dans le goulot.

Lorsque l’œuf est posé sur le goulot deux forces opposées et de même intensité s’exercent :

Le poids de l’œuf, c’est une force verticale dirigée vers le bas.
La réaction du support qui est là aussi une force verticale mais elle dirigée vers le haut.

Mais comment l’œuf peut-il passer dans le goulot alors qu’il est censé être immobile ?

Le passage de l’œuf dans la bouteille est dû à la modification de la pression dans la bouteille. En effet, nous avons jeté une allumette sur le coton imbibé de produit inflammable. Le coton va brûler très rapidement jusqu’à ce que le dioxygène contenu dans la bouteille disparaisse. De ce fait, la température dans la bouteille va augmenter et l’air va se dilater. Ce gaz est structuré par l’équation des gaz parfaits :

P : La pression du gaz en Pascal
V : Le volume occupé par le gaz en litre
n : La quantité de matière en moles
R : La constante universelle des gaz parfaits =8,3144621 J⋅mol-1⋅K-1
T : La température en Kelvin

On peut donc en déduire les équations suivantes :

Lors de la combustion, la température T augmente. Par conséquent, le volume V occupé par le gaz va augmenter. L’œuf n’étant pas posé sur le goulot de la bouteille l’air va sortir et le gaz va donc diminuer. Cependant, la pression ne change pas pour le moment. En effet la quantité de matière n diminue tandis que la température augmente.

Nous posons donc l’œuf sur la bouteille, la température ne change pas, elle est la même à l’intérieur qu’à l’extérieur comme nous l’avons dit précédemment. La chaleur va se répandre car en dehors des parois de la bouteille l’air est froid. Par conséquent la température va donc baisser entraînant ainsi une diminution de la pression. L’air ne pouvant pas rentrer la quantité de matière va diminuer. La pression extérieure quant à elle ne varie pas. La pression est donc plus importante à l’extérieur par conséquent les forces appliquées sur l’œuf ne sont plus égales. L’œuf n’est donc plus immobile. La force va attirer l’œuf dans la bouteille. Une fois que l’œuf est passé, la température redevient normale et la quantité de matière augmente à nouveau.