Qu'est-ce que la chaleur ? Au cours de l'histoire, depuis l'Antiquité jusqu'à L. Boltzmann (1844-1906), la notion de chaleur, souvent confondue avec celle de la température, a fait l'objet de discussions et de controverses : Est-ce une onde ? Un fluide subtil ? Des particules ?
Et qu'est-ce que la température ? C'est l'Écossais Joseph Black (1728-1799) qui, le premier, fait la distinction entre chaleur et température.

Aujourd'hui, on considère que la chaleur n'est autre que l'énergie échangée lors de frottements ou de chocs entre atomes ou molécules dus à l'agitation incessante et désordonnée des milliards de particules constituant toute matière. Cette agitation est appelée mouvement Brownien. Son rôle est donc capital dans la mesure où elle constitue le "principe désorganisateur" qui vient contrarier la tendance à l'organisation structurée de la matière. La thermodynamique est la branche de la physique qui étudie la théorie générale de la chaleur.

Quelle est la différence entre la vaporisation, l'évaporation et l'ébullition ? L'eau bout à une température de 100°C (degrés Celsius) dans des conditions ordinaires de pression : chez vous par exemple, lorsque vous chauffez de l'eau dans une casserole pour préparer un thé ! Mais alors, pourquoi l'eau bout-elle à une température de 84°C au sommet du mont Blanc, ou même à 30°C à 20 kilomètres d'altitude ? Peut-on faire bouillir de l'eau à 10°C, 9°C... 0°C ?
Y a t-il une limite à cette température d'ébullition ? Peut-on obtenir des températures d'ébullition de l'eau supérieures à 100°C ? Dans quelles conditions et pourquoi ?

L'air qui nous entoure est composé essentiellement d'azote à l'état gazeux. La température d'ébullition de l 'azote est de -196°C ! Où trouve-t-on des glaçons à des températures aussi basses pour liquéfier l'azote, l'oxygène... ? Peut-on obtenir de l'azote solide ? A quelle température ?

Il est possible d'obtenir, même si c'est très difficile à réaliser, de très hautes températures (plus de cent millions de degrés Celsius). A l'inverse, parler d'une température de -637°C n'a pas de sens. Qu'est-ce que le zéro absolu ? Et quelle est la différence avec le 0°C de nos thermomètres ?

Qu'est-ce qu'un état hypercritique ? Si un liquide peut être en équilibre avec sa phase gazeuse sous pression (pression de vapeur saturante), il existe aussi des conditions de pression et de température pour lesquelles le fluide n'est ni dans une phase ni dans l'autre : c'est un état hypercritique.

C'est dans la salle "Chaleur" que vous aurez la réponse à ces questions et à bien d'autres encore.
Un ensemble expérimental est présenté d'une manière ludique, et commenté par un médiateur scientifique.

L'objectif principal des exposés présentés en salle "Fluides" est de familiariser les visiteurs, petits et grands, avec les fondements de l'hydrostatique et de l'hydrodynamique. Fidèle à la tradition du Palais de la découverte, les diverses notions sont abordées d'une manière très concrète et saisissante, grâce à un discours adapté, mais aussi grâce à un grand nombre d'expériences dont certaines ont marqué l'histoire. A l'aide justement de ces expériences historiques répétées au cours de l'exposé, les visiteurs découvrent l'origine microscopique de la pression des gaz, ce qui permet notamment de les familiariser avec la notion de pression atmosphérique et leur faire comprendre un certain nombre de phénomènes liés à l'existence de cette pression.

Qu'est-ce qu'un fluide ? Qu'est-ce que la pression ? Est-ce que l'air pèse ? Comment peut-on le peser ? Qu'est-ce que la poussée d'Archimède ?
Qu'est-ce qu'un puit artésien ? Comment fonctionnent les ballasts d'un sous-marin ? La vessie natatoire des poissons ? Comment fonctionne une presse hydraulique ? Qu'est-ce que la pression atmosphérique ? Comment varie-t-elle avec l'altitude ? Comment fonctionne un baromètre ? Comment l'eau fait-elle pour monter dans une seringue… ? Pourquoi une ventouse fait-elle ventouse ? Qu'est-ce que l'effet Venturi ? Le principe de Bernoulli ?





Expériences à l'appui et avec la participation des visiteurs, c'est à l'ensemble de ces questions et à bien d'autres encore que l'on se propose de réfléchir au cours des exposés.

L'expérience des hémisphères de Magdebourg où l'on réunit deux hémisphères l'un contre l'autre avant d'y faire le vide, illustre de manière spectaculaire l'importance de la pression atmosphérique.

 

Si le récipient dans lequel on réalise le vide n’est pas très résistant, l'air extérieur tend à l'écraser et il risque alors d'imploser. C’est ce que l'on cherche à faire dans l'expérience dite du crève vessie. Inversement, lorsque la pression extérieure est plus faible que celle qui règne à l'intérieur d'un ballon de baudruche, celui-ci a tendance à gonfler.

Un certain nombre d'expériences ayant toutefois peu de rapport avec l'hydrostatique ou l'hydrodynamique peuvent également être présentées. C'est notamment le cas de l'expérience dite du "tube de Newton" où l'on s'intéresse plus particulièrement à la chute des corps dans le vide, ou l'expérience du "buzzer" placé sous une cloche à vide où l'on aborde quelques notions relatives au son et à sa transmission.