Restons dans la thermodynamique cette semaine avec un autre joujou scientifique : l’oiseau buveur. Comme moi, vous l’avez sûrement connu dans l’épisode 7 de la saison 7 (« Le Gros Homer ») des Simpson.. Mais en réalité, cette démonstration de mouvement perpétuel date de plus longtemps que ça.. Voici son histoire *dum dum*.
Bien qu’on ait vu des expériences similaires dans les laboratoires de Benjamin Franklin, Enrico Bernardi et d’autres, le véritable oiseau buveur tel qu’on le connait doit son existence à Miles Sullivan, qui travaillait à l’époque pour les laboratoires Bell. Peut-être que ce nom ne vous dit rien, mais ils appartiennent maintenant à la firme Alcatel et c’est de là que viennent entre autres le téléphone, le transistor, le laser ou la communication par fibre optique. Autant vous dire que les ingénieurs de ces laboratoires ne sont pas la moitié de simples cons. Et ça tombe bien puisque ce gadget n’est pas aussi simple qu’on pourrait le penser..
En soi, le fonctionnement est simple : l’oiseau va osciller entre deux états, l’un où il est droit et l’autre où il trempe le bec dans un verre d’eau. Mais l’explication est plus complexe.. Pourquoi oscille-t-il ? Qu’est-ce qui le « pousse » ? THERMODYNAMIQUE MOTHERLOVER !
L’explication thermodynamique
L’oiseau buveur est ce qu’on appelle un moteur thermique à deux sources. C’est un moteur parce qu’il crée un mouvement, thermique parce qu’il utilise une différence de température, et à deux sources parce qu’il y a.. deux.. sources. Les deux sources de chaleur utilisées sont l’eau qui imbibera la couche poreuse au niveau de la tête de l’oiseau et l’atmosphère. Mais attention, il faut bien ici se rappeler que chaleur ne veut pas dire chaud mais source d’énergie qui affectera la température du système. Parce que pour que ça marche, l’une des sources doit être froide (l’eau) et l’autre plus chaude (l’atmosphère).
On commence par mouiller la couche poreuse autour de la tête de l’oiseau et on attend. Au repos, le dichlorométhane liquide à l’intérieur de l’oiseau est presque entièrement dans la boule en bas. Sauf qu’à la température ambiante, il va se dilater et donc monter dans le tube. Et cette montée va être aidée par la vapeur de dichlorométhane dans la tête puisqu’avec l’évaporation de l’eau dans la couche poreuse, celui-ci va se rétracter et créer un appel d’air, aspirant le liquide dans le tube. En effet, pour s’évaporer l’eau a besoin de prendre de la chaleur à la vapeur qui est à l’intérieur de la tête de l’oiseau, donc cette dernière va se refroidir et en refroidissant, un gaz se contracte (loi des gaz parfait). Le liquide va donc monter, monter, monter et il va finir par déplacer le centre de gravité du système (qui était bas auparavant) de l’autre côté du point de fixation de l’oiseau qui va basculer vers l’avant. Au bout d’un moment, le bas du tube va finir par ne plus être immergé dans le dichlorométhane liquide et une bulle de vapeur qui se trouvait dans le réservoir du bas va pouvoir remonter dans le tube, ramenant ainsi le liquide vers le bas. En repartant vers le bas, le dichlorométhane liquide décale de nouveau le centre de gravité vers l’ensemeble vers le bas, ramenant l’oiseau à la verticale, et donc à la situation de départ. Et ainsi de suite. L’oiseau s’arrêtera quand la couche poreuse autour de sa tête ne sera plus humide, d’où la nécessité de mettre un verre sous son bec.. Ca va, vous suivez toujours ?
Je vous avoue qu’en relisant mes explications, je me suis posée une question : comment se renouvelle la vapeur dans la partie basse de l’oiseau ? Hé bien oui, si la vapeur ne va que du bas vers le haut, comment se fait-il qu’il reste de la vapeur en bas ? C’était peut-être évident pour vous mais pas pour moi immédiatemment alors je vous explique. Dans la partie haute, la vapeur de dichlorométhane va être refroidie donc elle va se condenser le long des parois et couler le long du tube vers la partie basse. Dans la partie basse, le dichlorométhane liquide va être chauffé, et comme il est très volatile, il va rapidement se vaporiser. Rien de très compliqué n’est-ce pas ?
Bonus :
Le dichlorométhane est un composé chimique liquide à température ambiante mais très volatile (qui se vaporise très facilement). De formule chimique CH2Cl2 et utilisé notamment dans les décapants, les colles et les agents de nettoyage, ce petit coquin ne sera pas l’ami de votre corps puisqu’il provoque des cancers.. Mais rassurez-vous, il sera difficile à avaler par inadvertance puisque c’est lui que vous sentez dans tous les produits cités précédemment. Donc évitez de casser votre oiseau buveur, et si ça arrive, ne le sniffez pas, merci <3
Je vous ai épargné les calculs de thermodynamique et je ne vous ai expliqué tout ça qu’avec « les mains ». Mais si ça vous intéresse, je vous invite à aller voir les trois premières sources en bas de l’article, et notamment Unisciel qui vous explique ça très bien.
Sources :
Crédits image : Le Mouvement Perpétuel / Sciences-Questions / Giphy