Questions aux experts
Energie, lumière, son
Le rôle du gaz contenu dans une ampoule électrique
Je voudrais savoir comment mettre en évidence le rôle du gaz contenu dans une ampoule électrique ordinaire. J'aimerais une réponse sur 2 niveaux :
- pour des élèves de cycle 3, avec une expérience possible en classe
- une explication physique (émission, gaz rare, pression) pour moi.
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Actuellement, une ampoule électrique "ordinaire", c'est-à-dire à incandescence, comprend un filament métallique à point de fusion élevé (tungstène par exemple) parcouru par un courant électrique dont l'intensité est suffisante pour le porter à haute température. Par émission dite thermique, il émet un flux lumineux visible par l'il. Ce type d'émission est général pour tout corps susceptible d'être chauffé à haute température. La "couleur" obtenue est fonction de la température :
rouge sombre, puis rouge vif, puis blanc. Voir l'expression "chauffé à blanc". Le Soleil est une source lumineuse blanche, sa surface est à une température d'environ 6 000 °C.
Si le filament d'une ampoule était en présence de dioxygène, dans l'air par exemple, il s'oxyderait très rapidement et il n'émettrait de flux lumineux que pendant très peu de temps.
Solution : mettre le filament sous une pression très réduite ou utiliser un gaz "inerte" qui n'oxyde pas le métal du filament.
Expérience qui peut être réalisée pour montrer l'oxydation d'un métal chauffé dans l'air.
Prendre de la paille de fer du commerce utilisée pour polir les meubles, la plus fine possible.
Appliquer les électrodes d'une pile électrique plate 4,5 V en deux points distincts d'un petit écheveau de paille de fer. Au bout de quelques secondes, les filaments de fer parcourus par un courant électrique chauffent, émettent de la lumière pendant un petit moment et se rompent. Ils sont oxydés.
Remarque : insister sur le fait que si le fer a été oxydé, la pile a elle aussi été maltraitée. Elle est pratiquement court-circuitée et donc traversée par une intensité de courant importante. Bien entendu, cette expérience ne doit être réalisée qu'avec une pile et par un adulte.