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Le thermomètre de Galilée

Posté par
bouzou
01-12-12 à 15:24

Un thermomètre de Galilée est composé d'un tube contenant de l'éthanol dans lequel sont immergées de petites ampoules de verre scellées contenant des liquides colorés. Toutes les ampoules ont le même volume V constant, mais ont des masses m légèrement différentes les unes des autres. A chaque ampoule est associée une température. Immergée dans l'éthanol, une ampoule est soumise à deux forces :
- son poids (vecteur)P=m.(vecteur)g vertical vers le bas
- la poussée d'Archimède, (vecteur)A=-p.V.(vecteur)g, verticale et vers le haut, où p est la masse volumique de l'éthanol.
a) Quelle relation lie (vecteur)P et (vecteur)A lorsqu'une ampoule est immobile en suspension dans l'éthanol? Justifier.
b) Quand la température augmente, la masse volumique p de l'éthanol diminue.
- Que devient alors la relation précédente pour la même ampoule qui serait en suspension?
- Quel est alors le mouvement de l'ampoule par rapport au tube?
c) Inversement, qu'advient-il du mouvement de l'ampoule quand la température diminue?
d) Expliquer comment ce dispositif peut constituer un thermomètre.

Puis-je être éclairci sur cet exercice s'il vous plait? Merci d'avance.

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 02-12-12 à 08:36

Bonjour quand même...

Je ne sais pas si cela va "t'éclaircir", mais cela t'éclairera peut-être :

(Le vocabulaire n'est pas très rigoureux)

Tu ne devrais pas hésiter pour répondre à la première question.

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 16:35

Bonjour, excusez moi. Pour être franc, cela ne m'a guère aidé..
Voici mes réponses : a) On en déduit que P=A car les forces se compensent donc l'ampoule est immobile.
b) - Quand la température augmente, vus que la masse volumique diminue, la relation qui relie p et A change. Quand la masse volumique diminue, A augmente donc la relation devient A>P
- Vus que la poussée d'Archimède est supérieur au poids, le mouvement de l'ampoule va vers le haut par rapport au tube.

Je préfère savoir si je pars bien avant de continuer, merci.

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 16:46

Tu oublies de raisonner avec des forces.
Or une force a non seulement une direction et une intensité, mais elle a aussi un sens.

Question a
La relation n'est pas celle que tu indiques mais c'est \vec{P}\,+\,\vec{A}\,=\vec{0}
en notant
\vec{P} le poids
et
\vec{A} la poussée d'Archimède

Question b
Si tu avais pris en compte le sens des vecteurs, je pense que tu ne te serais pas trompé(e)
Si tu avais bien lu l'article dont je t'ai donné le lien, je pense que tu aurais compris

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 17:17

J'avoue que là je suis perdu, je comprend plus rien du tout..
J'ai lu l'article de Wikipedia mais je n'ai pas tout compris.
La question 1 j'ai compris car après réflexion j'ai trouvé P=-A ce qui fait P+A=0
Mais pour la suite je ne vois plus..

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 18:18

Puis-je avoir plus d'aide s'il vous plait? Merci d'avance..

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 18:31

Que se passe-t-il quand la masse volumique du liquide diminue ? La poussée d'Archimède augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 20:51

Elle augmente selon moi, mais je crois que je me trompais non?

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 20:57

Poussée d'Archimède :

\vec{A}\,=\,-\,\rho.V.\vec{g}

Donc :
direction la verticale
sens : vers le haut

intensité : ||\vec{A}||\,=\,\,\rho.V.||\vec{g}||

si \rho diminue, l'intensité de la poussée d'Archimède diminue aussi !

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 21:22

P sera donc supérieur à A ? Je ne vois pas ce qu'il faut répondre à la question si ce n'est P>A ?

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 21:32

b) - La relation devient alors P>A
- Le mouvement de l'ampoule par rapport au tube est donc vers le bas car le poids est supérieur à la poussée d'archimède qui va vers le bas.

Est-ce bon? Merci

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 03-12-12 à 21:53

La c) étant l'inverse : la température diminue, donc la masse volumique augmente et donc la poussée d'Archimède augmente aussi et le poids diminue pour compenser les forces exercés. Donc : A>P et le mouvement de l'ampoule est vers le haut car A(vers haut)>P(vers bas) Est ce bon aussi svp? Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 04-12-12 à 07:33

C'est à peu près cela.
Mais il n'y a pas de "poids qui diminue"
Le poids de chaque ampoule est constant. Seule varie la poussée d'Archimède sur les ampoules en fonction de la variation de masse volumique du liquide, elle-même fonction de la température.

Posté par
bouzou
re : Le thermomètre de Galilée 04-12-12 à 17:02

Ah d'accord, je vais modifier cela. En tout cas, merci infiniment pour votre patience et votre aide. Bonne continuation

Posté par
Coll Moderateur
re : Le thermomètre de Galilée 04-12-12 à 17:03

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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