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Quelles matières utilise-t-on pour fabriquer le chewing gum ? Oui

Le chewing-gum est composé d'une base plastique insoluble dans l'eau et surtout dans la salive, à laquelle on a incorporé par mélange, du sucre glace, du sirop de glucose, des arômes et des colorants.
Cette base est constituée par un mélange de gommes et de résines naturelles ou synthétiques. Les gommes naturelles proviennent des végétaux de diverses familles botaniques, principalement des sapotacées, apocynacées, moracées, euphorbiacées.
Dans les chewing-gum sans calorie, le sucre (glucose) est remplacé par des molécules non digérées et qui donnent de la structure (des polyols) et par des molécules qui donnent le goût sucré (édulcorants intenses : aspartame, acesulfame K...)

En 1855, le général Antonio de Santa Anna, chassé du Mexique par la révolution et exilé à New York, eut l'idée de transporter dans ses bagages 250 kilogrammes de chicle, gomme extraite du sapotillier, un arbre qui croît en abondance dans les forêts du Yucatán, pour le vendre comme succédané du caoutchouc et refaire ainsi sa fortune. Il mâchonnait comme ses concitoyens de petites bandes de cette gomme et son collaborateur Thomas Adams de Hoboken dans le New jersey fut chargé de négocier le chicle. Le mot "chicle" est encore employé au Mexique pour signifier chewing-gum.
Inventeur et photographe, Adams échoua dans ce commerce et, lorsque Santa Anna retourna au Mexique après l'amnistie, Adams conserva le stock de chicle. On dit que voyant dans une pharmacie une petite fille mâchant de la paraffine, il se souvint des habitudes de Santa Anna et prit contact avec le pharmacien pour lui proposer sa gomme à meilleur marché que la paraffine. Adams et son fils (Horacio) firent donc de petites bandes de leur chicle que le pharmacien vendait 1 cent. En 1866, Adams dépensa 55 dollars pour reconstituer son stock, louer un terrain et un atelier et lancer sur le marché son "Adams New York chewing-gum".

Ce fut le début de la fabrication industrielle. Horatio Adams mourut en 1956 à l'âge de 102 ans. Mais d'autres pionniers avaient cherché à améliorer le produit. Ce fut William J.Whitr qui eut l'idée d'ajouter au chicle du sirop de glucose aromatisé à la menthe et il vendit son chewing-gum sous l'appellation "Yucatán". C'est Wrigley qui, le premier, utilisa la publicité et, par des campagnes magistrales, fut l'artisan de l'expansion de la consommation aux Etats-Unis, puis en Europe, où les troupes débarquées en 1917 (puis en 1944) au cours de la première (mais aussi deuxième) guerre mondiale firent connaître ce produit.

Pourquoi la glace de l'igloo ne fond-elle pas alors qu'il y fait chaud ? Oui

L'impression de chaud ou de froid est très fortement liée à la perte de chaleur par le corps, largement autant qu'à la température ambiante.
Ainsi, le séjour dans l'air à 23°C est agréable, alors que le séjour (prolongé) dans l'eau n'est pas possible (pour mémoire : les piscines sont chauffées à 27,5-28,5°C). En effet, l'eau "absorbe" beaucoup mieux la chaleur de notre corps que ne le fait l'air. De la même manière, les courants d'air donnent une impression de fraîcheur : là encore, l'air renouvelé emporte la chaleur corporelle. Ou encore, le contact avec du bois à 20°C semble plus chaud que celui avec du métal à la même température : le métal conduit et évacue bien la chaleur, le bois très peu.
Dans un igloo, il n'y a pas de vent et la température peut approcher zéro (au dessus de 0°C, les murs fondent...) : il y fait donc relativement plus chaud que dans une tempête polaire avec des vents forts (plusieurs dizaines de kilomètres par heure) et des températures très basses (-10 à -40°C)!

Pourquoi mon thermomètre ne fonctionne-t-il pas ? Oui

Plusieurs pistes :
1°) La dilatation du liquide était peut-être trop faible pour être bien perceptible.
S'il s'agit d'une bouteille de 100 ml, une augmentation de température de 5°C provoque une augmentation de volume de l'ordre de 0,5 ml. Ce n'est pas énorme... Cependant, cela devrait être détectable dans le tube envisagé, mais...
2°) Le récipient (la bouteille) s'est vraisemblablement dilaté lui aussi et son augmentation de volume a absorbé celle du liquide. L'art de la construction des thermomètres comprend le choix de verres à coefficients de dilatation raisonnables...
3°) L'étanchéité et l'évaporation étaient-elles maîtrisées ?
(si le tube est fermé, risque de suppression et de fuite via la pâte à modeler ; si le tube est ouvert, risque d'évaporation; risque de diffusion de l'alcool à travers le pâte à modeler. L'eau est un liquide plus facile à maîtriser - attention à ne pas aller en dessous de 4°C, mais il faut éviter l'emploi de bouteilles en plastiques, trop souples)

Pourquoi les premiers thermomètres utilisaient-ils le mercure ? Oui

Le mercure est un métal liquide qui se dilate lorsqu'on le chauffe. En mesurant le volume d'une masse donnée de mercure, il est donc possible de mesurer la température. Pratiquement, de petites variations de volumes sont mises en évidence dans un tube très fin : le capillaire du thermomètre. Une faible dilatation entraîne alors un grand déplacement (donc facilement observable) de la colonne de mercure dans ce tube.
Le mercure n'est pas, loin s'en faut, le seul corps à posséder cette propriété. Mais il présente plusieurs avantages qui ont conduit à répandre son usage thermométrique.
1°) Sa gamme de travail est très étendue et commode de -38°C (température de congélation) à plusieurs centaines de °C

2°) Il ne mouille pas les parois de verre : après s'être dilaté, il se rétracte sans coller à la paroi du capillaire ; il ne monte pas dans le tube par capillarité.
Cette propriété est très importante.
3°) Son coefficient de dilatation est assez élevé pour un métal : 0,017 2 % par degré.

L'alcool (rougi par un colorant pour être visible) est un bon liquide thermométrique : température de congélation très basse, coefficient de dilatation assez élevé pour un liquide : 0,11 % par degré. Son usage est limité vers les hautes températures (à cause de sa vaporisation). De plus, ce liquide "colle" un peu aux parois des capillaires qui ne doivent donc pas être trop fins pour que l'alcool ne monte pas par capillarité et pour qu'il redescende lorsque la température diminue. Du fait de ces capillaires assez gros, les thermomètres à alcool ne sont jamais aussi précis que les thermomètres à mercure (il n'y avait pas de thermomètre médical à alcool).

L'emploi des thermomètres à mercure doit être évité (ils sont d'ailleurs interdits) car ce métal est toxique. Quoique certaine, la toxicité du métal lui-même n'est pas trop grande, mais elle est aggravée par le fait qu'il est très difficile de ramasser le mercure qui se répand en formant des petites gouttes très mobiles. Le mercure métal se transforme (par exemple dans l'environnement) en composés du mercure qui, eux, sont très toxiques.

La température de fusion de l'eau dépend-elle de la pression ? Oui

C'est une même loi qui régit tous les changements d'état en fonction de la température. Dans les livres de physique, on la trouve sous le nom "Clausius-Clapeyron" (vive l'amitié germano-française !).
Cependant, ses effets sont moins perceptibles lors de la solidification que lors de la vaporisation. Ainsi, c'est une pression égale à plusieurs dizaines de fois la pression atmosphérique qui correspond à une température de congélation de -1 °C !
Dans la gamme de pressions que nous pouvons rencontrer à la surface de la Terre, la température de congélation de l'eau semble constante.
A noter: le comportement particulier de l'eau qui voit sa température de solidification diminuer lorsque la pression augmente. C'est le contraire avec presque tous les autres corps purs. Ce comportement particulier se retrouve dans le fait que le volume d'une masse de glace à 0 °C est supérieur au volume de la même masse d'eau (liquide) à 0 °C.

Comment montrer la naissance et l'évolution d'une avalanche ? Oui

Si ma mémoire est bonne, les laboratoires qui étudient ces phénomènes utilisent des maquettes immergées dans de l'eau. Des poudres fines (je ne sais plus lesquelles) dévalent alors les pentes. Avec cette combinaison de changements d'échelle (taille, cohésion du matériau, viscosité du milieu d'écoulement), on retrouve un problème qui se présente de manière assez similaire à celui des écoulements de neige sur des montagnes et dans l'air.
Je peux essayer de retrouver l'info, mais sans garantie...

Comment faire cristalliser du sucre à partir du jus de canne ? Oui

Difficile question, car le jus cristallise mal par simple concentration à chaud. Deux raisons :
-Présence des impuretés
-Difficulté de cristalliser (tendance à caraméliser) et de séparer les cristaux du reste du liquide qui est très épais (c'est un sirop).

Dans l'industrie, on procède comme suit :
1) Les cannes sont écrasées pour donner un jus (le vesou) et des résidus fibreux (la bagasse) brûlés pour produire de l'énergie.

2) Clarification.
Le vesou filtration, par ajout de chaux (chaulage) suivi d'une neutralisation au CO2.

3) Évaporation.
Le jus clair est chauffé dans des évaporateurs sous pression réduite. Cette faible pression accélère l'élimination d'eau et surtout requiert des températures inférieures à 100°C : une chaleur moins coûteuse et pas de caramélisation. On obtient le sirop.

4) Cristallisation.
Dans des chaudières, le sirop est chauffé à 55 °C et à pression réduite. Il se transforme en masse pâteuse, la masse cuite qui renferme des cristaux de sucre et un liquide visqueux appelé liqueur-mère.

5) Malaxage-turbinage.
La masse cuite est malaxée et turbinée dans une centrifugeuse afin de séparer les cristaux de sucre et le sirop d'égout. On obtient le sucre de premier jet. En tout état de cause c'est une opération difficile à faire en dehors d'une installation industrielle !

6) Séchage.
Les cristaux sont séchés

7) Autres jets
Le sirop d'égout peut être recuit, puis malaxé-turbiné pour donner du sucre de troisième jet et ainsi de suite...

Que pouvez-vous faire ?
Il reste la méthode traditionnelle, dite du père Labat, moine dominicain qui l'a bien décrite. En fait c'est une méthode d'origine hollandaise. Elle a été utilisée du XVIIe au XIXe siècle.

Le jus est cuit dans une succession de chaudières d'un mètre de diamètre environ, chacune possédant un nom et une fonction spécifique : le jus de canne était d'abord recueilli dans la Grande, puis il passait dans la Propre où il était clarifié, dans le Flambeau où il était réduit une première fois, ensuite dans le Sirop et, enfin, le sirop obtenu terminait sa cuisson dans la Batterie. Une fois la cuisson terminée, on verse le sucre liquide dans de grands bacs en bois, les « rafraîchissoirs », où il se refroidit et se cristallise. Le sucre refroidi - ou masse cuite - est déposé dans des récipients percés de trous pour laisser couler le sirop... sans l'aide de centrifugeuse. Au bout de quatre semaines, le sucre est purgé de tout son sirop et prêt pour être exporté, mais avec ce traitement lent, les cristaux ont collé les uns aux autres pour former un pain de sucre et pas une jolie poudre...

Conclusion : il n'y a pas de solution pour arriver jusqu'à du sucre cristallisé. Seule l'obtention d'une masse parait possible et il faut cristalliser AU FROID. Encore faut-il disposer d'un jus de canne assez clair pour ne pas former, au cours de la cuisson, un infâme mélange très brun.

Comment mettre en évidence la sublimation ? Oui

Le plus simple à mettre en œuvre est le camphre (voir en pharmacie), qui se sublime à température ambiante ; les vapeurs sont toxiques même si le camphre fait partie des remèdes de grand-mère.

Autres observations plus accessibles, mais moins démonstratives : des aliments (pain), mis au congélateur, sèchent. Le verglas que nous observons ces jours-ci disparaît, même lorsque la température reste inférieure à zéro.

Qu'est ce que le carton, le papier et le métal ? Oui

Le papier et le carton sont tous les deux constitués de fibres de végétales, essentiellement de la cellulose. Ils résultent de l'étalement d'une pâte obtenue par trituration du bois, de papier de récupération ou de chiffons (d'origine végétale)
Les fibres du papier sont souvent de meilleure qualité (plus longues), de manière à ce qu'une feuille, même fine, soit résistante (en particulier les feuilles de kraft). Le papier recyclé apparaît moins tenace car les fibres ont subi au moins deux triturations dans leur vie... Lorsque le papier doit servir à l'écriture ou à l'impression, il faut que la pâte qui est étalée (pour produire les feuilles) soit particulièrement blanchie, ce n'est souvent pas le cas du carton ; de plus des traitements de surface (colle, kaolin) sont appliqués sur le papier pour le rendre glissant sous la plume et réguler son pouvoir absorbant vis-à-vis des encres.

Les métaux sont des corps simples qui ont un éclat particulier (ils brillent), qui conduisent bien la chaleur et l'électricité.
Beaucoup sont denses, mais pas tous.
Ils ont des propriétés chimiques particulières (formation d'oxydes basiques) inexplicables en CP.
Des alliages sont possibles entre les métaux : laiton, bronze, acier inoxydable. A ce propos, l'acier (simple) est un alliage de fer (un métal) et de moins de 1,5 % de carbone (qui n'est pas un métal)

Comment mettre en évidence les gaz dissous dans l'eau ? Oui

Pour compléter les deux réponses déjà diffusées, une proposition de manip.
Elle concerne le dioxyde de carbone car la solubilité de ce gaz dans l'eau est suffisamment élevée être facilement perceptible.

  • Production de CO2 : voir dans les vieux livres de chimie.
    On peut verser de l'eau sur un mélange d'acide tartrique et de bicarbonate de sodium (aucun des réactifs n'est corrosif) et recueillir le gaz produit sur un flacon retourné sur une cuve à eau. On en perd, puisque le CO2 est soluble dans l'eau, mais ça n'est pas grave !

  • Démonstration qu'un gaz peut se dissoudre dans l'eau
    Quand le flacon est plein de CO2, on le bouche sur la cuve et on le retourne (le CO2 est plus dense que l'air) ; on peut alors le déboucher, y introduire de l'eau "pure", le boucher avec la paume de la main et secouer. Le CO2 se dissout dans l'eau et on perçoit alors une dépression sur la paume de la main.

  • Extraction du gaz
    On peut chauffer la solution obtenue et voir des bulles de CO2 se former, se détacher et crever en surface, bien avant la température d'ébullition de l'eau.

    Je ne sais pas si la manip peut être tentée avec l'air dont la solubilité est faible. Si quelqu'un veut essayer :

  • On chauffe de l'eau, observation du dégazage
  • Cette eau étant rapidement refroidie (bain marie froid), on la chauffe de nouveau : pas de dégazage, on a bien obtenu de l'eau sans gaz et l'observation précédente tient bien au gaz dissous.
  • On refroidit de nouveau cette eau et on la soumet à un brassage énergique à l'air libre (avec le secour de matériel électroménager ?)
  • Si la manip fonctionne (ce que je ne sais pas...), un nouveau chauffage doit faire apparaître des bulles...

    Sur l'électrolyse : l'étymologie dit "séparation par l'électricité". Appliquée à l'eau, elle montre que le molécule est constituée d'oxygène et d'hydrogène dans la proportion 1 pour 2. Elle ne donne pas accès aux gaz dissous. Je laisse François Roby détailler la manip au bleu de méthylène...

    remarque : L'acide tartrique et le bicarbonate ne sont pas dangereux, pas plus qu'un litre de CO2 (il y en a plus dans une boisson gazeuse). La principale difficulté de la manip vient sans doute du fait que les écoles n'ont pas le matériel pour travailler proprement (cuve à eau, par exemple).

  • Combien de temps une bougie brûle-t-elle dans un bocal ? Oui

    Il est plus que normal que la pente dépende de la bougie et en particulier de la surface "noire" de la mèche, surface par quoi les acides gras (ou la paraffine) se volatilisent pour brûler. "Plus que normal" car on pourrait craindre que cette surface ne varie : la mèche de coton, une fois carbonisée, s'effrite et la longueur "noire" efficace peut donc varier.
    Il ne serait pas étonnant qu'une bougie qui brûle plus longtemps (dans un grand bocal) brûle plus vite, car la "cire" (les acides gras ou la paraffine) a le temps de s'échauffer dans les premières secondes (formation d'une petite mare de cire liquide au pied de la mèche) et est plus facilement volatilisée ensuite. Il n'est pas exclu que le phénomène soit plus marqué pour la bougie "chauffe-plat" que pour la bougie "anniversaire".

    Le bois peut-il couler ? Oui

    Un objet flotte si sa densité est plus faible que celle de l'eau et coule dans le cas contraire. La densité est le rapport entre la masse volumique d'un corps et la masse volumique de l'eau. La densité de l'eau est donc égale à 1.
    Il existe deux essences de bois dont la densité est plus grande que 1, et donc qui coulent :

    - l'ébène, qui a une densité comprise entre 1,11 et 1,33 ;
    - le gaïac, qui a une densité comprise entre 1,17 et 1,33.

    Les savons sont-ils biodégradables ? Oui

    On peut considérer qu'un tel savon est biodégradable, puisqu'il ne contient que des sels d'acides gras assimilables (par des bactéries, par exemple). C'est cependant un produit relativement alcalin, surtout si les proportions soude/huile ne sont pas parfaites, ce qui est généralement le cas dans une fabrication artisanale. La biodégradabilité est une notion délicate à manipuler : ce qui compte beaucoup, c'est la vitesse de dégradation...

    Quelques liquides non miscibles à l'eau Oui

    Les composés qui correspondent à la demande sont ceux cités par Jean Matricon : à proscrire pour des raisons de sécurité ! (y compris l'huile de moteur, dont les additifs peuvent être cancérogènes - du moins ne sait-on pas s'ils ne le sont pas).

    D'où vient le parfum des fleurs ? Oui

    Les végétaux sont de très efficaces machines à synthétiser des molécules dans de nombreux domaines : on connaît la variété des couleurs des fleurs et le nombre de médicaments extraits ou mimés des végétaux.

    Au nombre de ces substances, les molécules odorantes sont secrétées parfois dans toute la plante (essayez de froisser une feuille de cassis ou de "géranium") et le plus souvent au niveau de la fleur. Il existe des milliers de molécules odorantes et c'est leur association dans des proportions définies qui génère une odeur particulière. Dans la plupart des cas, ce que nous associons à un parfum (rose, jasmin, café...) ne provient pas d'une seule molécule, mais d'un mélange subtil.
    Les proportions de ce mélange dépendent de la sécrétion cellulaire des molécules qui le constitue et elles sont donc sous contrôle génétique, même si l'expression des gènes est influencée par des facteurs épigénétiques (température, alimentation de la plante, etc.). Le parfum est donc associé au genre, à l'espèce et à la variété végétale qui le secrète.

    Si cela permet de comprendre comment la nature fait pour que les fleurs aient un parfum particulier, ça n'explique pas pourquoi... La réponse doit sans doute être recherchée du côté de la reproduction. Pour une reproduction allogame, le pollen des fleurs doit être transporté d'une plante à l'autre. Les transporteurs favoris des fleurs sont les insectes. Reste aux plantes à les attirer et à leur permettre de reconnaître les fleurs d'une même espèce : c'est là sans doute un des rôles majeurs de la couleur et du parfum des fleurs.

    Dissolution de sel et de sucre dans l'eau Oui

    Voici quelques données que j'ai retrouvées dans mes grimoires ... On peut, à partir de ces données, calculer les masses dissoutes par 100 g d'eau. Exemple pour le sucre :

    A 0 °C, 100 g de solution contiennent 64,18 g de sucre et donc 35,82 g d'eau ; donc 100 g d'eau dissolvent 64,18*100/35,82 = 179,17 g de sucre. De même, à 100 °C, 100 g d'eau dissolvent 82,97*100/(100-82,97) = 487,2 g de sucre. L'influence de la température sur la solubilité est beaucoup plus forte pour le sucre que pour le sel.

    Attention : la température joue aussi sur la vitesse de solubilisation. Une augmentation de température accélère toujours la solubilisation.

    Dans le graphique et le tableau ci-dessous, le sel est du chlorure de sodium, et le sucre de la saccharose.

    température (°C) masse de sel dissout/masse
    de la solution (%)
    masse de sucre dissout/masse
    de la solution (%)
    -10 25  
    -5 25,6  
    0   64,18
    0,1 26,3  
    5   64,87
    10 26,34 65,58
    15 26,34 66,33
    20 26,4 67,07
    25 26,43 67,89
    30 26,52 68,7
    35   69,55
    40 26,67 70,42
    45   71,32
    50   72,25
    60 27,07 74,18
    70   76,22
    80 27,55 78,36
    90   80,61
    100 28,15 82,97
    Comment extraire le sucre de la betterave ? Oui

    Dans certaines épiceries de luxe et/ou de produits exotiques, on trouve de la canne destinée à être écrasée (entre des rouleaux ou des roues d'engrenages) pour faire du jus de canne, une boisson vendue dans la rue dans certains pays du Sud. On voit par là qu'un jus sucré et clair est beaucoup plus facile à obtenir avec la canne : si on écrase des betteraves, le résultat tend plus vers la purée. Je ne sais pas s'il existe des saisons pour ce commerce métropolitain de la canne.

    Variation de pression ou de température ? Oui

    Il existe dans l'atmosphère un profil de température et de pression (pour les couches basses : c'est plus dense et plus chaud vers le bas), et ce profil peut être stable : si on prend une masse d'air à une altitude et qu'on l'élève, la détente qu'elle subit la refroidit assez pour que l'air soit alors plus dense que l'air qui séjournait en altitude, de sorte que le mouvement ascendant est contré par la gravité. Si, pour une raison ou une autre (rayonnement solaire, humidité...), le profil devient instable, un léger mouvement peut s'amplifier et provoquer des ascendances rapides. Voilà un moyen de provoquer des changements de pression et de température.

    A considérer aussi (entre autres) : les montagnes qui provoquent l'élévation des masses d'air qui les rencontrent. Ces choses-là sont bien décrites dans les ouvrages de géographie physique de bon niveau. S'il s'agit de faire des expériences sur la compression : une pompe à vélo suffit. Pour la détente : un réservoir d'air comprimé paraît nécessaire pour avoir une perception des changements de température (idéalement : de l'air sous 200 bars comme dans une bouteille de plongée). On observe alors que l'air qui se détend se refroidit s'il n'a pas le temps de recevoir de la chaleur de l'environnement de l'expérience (dans les livres : voir à "détente adiabatique"). Attention à ne pas faire de mauvaise interprétation : le froid fréquemment ressentit sur les aérosols correspond bien à une détente du gaz propulseur, mais aussi à l'absorption de chaleur nécessaire pour la vaporisation de ce gaz propulseur qui est en fait liquéfié dans la très grande majorité des ces "bombes".

    Comment extraire le sucre de la betterave ? Oui

    La réponse du CEDUS est sans appel. De plus, s'agissant de la betterave, on se débarrasse d'un tas de matières organiques par des méthodes relativement violentes (acide sulfurique et chaux). Il est en revanche effectivement facile d'obtenir un jus sucré (mais chargé) par "diffusion" des cossettes de betterave (qui sont à 15-20 % de sucre) vers l'eau. L'élaboration d'un produit type "sucre candi" sera beaucoup plus commode à partir du jus de canne à sucre, moins chargé et chargé en substances moins désagréables.

    Pourquoi le verre est-il si souvent utilisé comme récipient ? Oui

    Le verre est (à l'échelle de l'utilisation domestique) inerte et stable (il ne rouille pas, ne pourrit pas...), non soluble (il ne souille pas les matières à son contact...) et non poreux (étanche, facile à laver...). C'est donc un bon matériau pour conserver, notamment, des liquides.
    L'archéologie montre que ces avantages ont été recherchés et trouvés dans la céramique émaillée (donc couverte de verre), mais les objets en verre, quand on maîtrise leur fabrication, sont beaucoup moins coûteux à produire.

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