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Comment fabriquer du vin ? Oui

Pas facile...
La manipulation n'est pas très compliquée en soi : il suffit de faire fermenter les sucres en alcool, grâce à des levures (la levure de bière ou de boulanger). Mais il y a des risques non négligeables que la manip dérape vers le vinaigre ou le moisi.

Sans les avoir tentées, je conseillerais des expériences variées sur la même base :
Prendre du raisin noir à température ambiante (ou tiédi au four), ôter toute trace de pourri, l'égrapper, l'écraser et mettre la purée obtenue dans une cocotte minute. Ne pas la remplir plus qu'à demi : ça va mousser ! Couvrir avec du gaz carbonique (si on en trouve encore pour faire l'eau de Seltz chez soi...) et mettre au bain-marie à 30°C, en fermant la cocotte, mais en ne disposant pas le pointeau de mise sous pression. Si la température se met à monter au bout de quelques heures, passer en bain-marie froid. Prendre régulièrement la température pour vérifier qu'on ne dépasse pas 35°C. Si ça arrive, glacer le bain-marie !
Normalement, le mélange mousse en dégageant du gaz carbonique (attention, travailler dans une pièce un minimum aérée et ça dure quelques jours (bien réfléchir à l'organisation de la maîtrise des températures). Le mieux est de goûter de temps en temps pour évaluer la transformation.
De toutes façons le résultat ne sera pas très bon... Quand le mélange n'est plus sucré, refroidir vers 15°C, filtrer pour se débarrasser des peaux et des pépins. Ajouter un peu d'acide salicylique (peut-être encore en vente en pharmacie comme conservateur pour les confitures ?), c'est fini.

On peut essayer :

  • la même manip en ajoutant un peu de levure de boulanger (essayer alors de laver le raisin pour éliminer les autres levures qui pourraient parasiter la manip) ;
  • la même manip sur le jus de raisin (en filtrant avant de mettre à fermenter), avec ou sans levure ;
  • la même manip avec 36 g de sucre ajouté par kg de matière mise à fermenter dans la cocotte (chaptalisation de 2% d'alcool) ;

    la même manip avec du jus de raisin commercial : le levurage est alors obligatoire et il faudra sans doute aérer le jus de raisin (en le faisant couler en pluie) avant de commencer l'expérience.

    Les manips sur le jus peuvent conduire à du vin blanc ou à du rosé.
    Je fais toutes ces propositions sur la base de ce que je connais en vinification. Les enjeux sont :

    1. travailler à l'abri de l'air pour éviter de former du vinaigre ;
    2. mais avoir un jus un peu aéré, surtout au début car les levures ont besoin d'un peu d'oxygène pour "démarrer"
    3. contrôler la température pour maintenir le métabolisme levurien.

    Mes conseils peuvent paraître très sophisitiqués, mais j'ai peur qu'à cette échelle le sytème expérimental de petite taille et de faible inertie s'éloigne vite des bonnes conditions de travail.

    Complément concernant les mesures de sécurité à adopter avec le CO2
    Sur le CO2 : la production est de l'ordre de 50 litres par kg de raisin. Ce gaz plus dense que l'air ne risque de s'accumuler que si on travaille dans un réduit très étroit et sans écoulement gazeux possible (réduit dans une cave...). Il vaut mieux tout de même disposer d'une aération car ce gaz est toxique, même si sa toxicité n'a rien à voir avec celle du monoxyde de carbone.

    Sur la cocotte minute : je le répète, le pointeau doit rester ouvert. Ce type de casserole m'a paru le plus facile à mettre en ouvre : taille raisonnable, possiblité de n'avoir une ouverture que par le dessus (par l'orifice du pointeau) pour rester à l'abri de l'air, construction métalique pour une régulation thermique simple.
    Si on veut travailler à tout petite échelle, utiliser une bouteille de verre à moitié remplie. On aura de même une ouverture par le haut et une résistance thermique raisonnable vue la surface d'échange. En plus, on verra les bulles. A réserver cependant aux manip avec du jus (pas de peaux, ni de pépins difficiles à gérer dans les entonnoirs de remplissage !)

  • Température de fusion du mélange eau-alcool Oui

    Pour compléter l'excellente réponse d'Eric Walle sur la thermométrie, voilà des données extraites des grimoires au sujet des points de congélation des mélanges eau-éthanol (composition donnée en pourcentage massique)

    a pour information, car ces mélanges sont difficiles à réaliser (je ne vois pas comment une école pourrait facilement se procurer de l'éthanol d'une composition suffisamment connue pour faire ces mélanges) et surtout pour les raisons mises en avant par Eric Walle.

    Pourquoi le beurre est-il jaune alors que la crème est blanche ? Oui

    Je peux confirmer que les caroténoïdes sont autorisés comme colorants dans le beurre (ce sont les seuls colorants autorisés). Le code européen pour ces colorants est le E160a. Limite d'incorportation : "quantum satis" dit un arrêté du 2 octobre 1997... mais on n'imagine pas du beurre orange !

    Pourquoi le beurre est-il jaune alors que la crème est blanche ? Oui

    Des éléments de réponse, à transmettre à des physiciens, plus à même de discuter des problèmes d'optique (diffusion, diffraction...)
    La crème est une émulsion de gouttelettes de matières grasses laitières dans le petit lait. Pour la crème "normale", compter 30 % de matière grasse.
    L'émulsion est plus compliquée qu'une simple huile dans l'eau, car il y a des glycoprotéines, des phopholipides qui peuvent plus ou moins jouer un rôle de surfactant et qui, du point de vue de l'optique, font qu'on n'a peut-être pas affaire à un dioptre sphérique eau/huile. Cette interface, complexe, n'est pas une membrane (pas de bicouche) et est formée à l'excrétion du lait. On ne la retrouve pas exactement en émulsifiant de la matière grasse laitière dans du petit lait.
    Taille des gouttelettes : typiquement 3 à 5 micromètres.
    Dans le beurre, on trouve 80 % de matière grasse, colorée en particulier par le carotène (origine végétale : herbe, foin), sous forme de matrice continue dans quoi on trouve, semble-t-il, deux types de gouttelettes : petit lait (phase aqueuse) et gouttelettes grasses ayant conservé leur "interface". Le beurre est beaucoup moins émulsionné que la crème : les gouttelettes y sont moins nombreuses. Le beurre contient aussi souvent un peu d'air, c'est donc aussi un peu une mousse.
    Donc en gros, le crème est blanche car la lumière est diffusée/réfléchie par l'émulsion. Le beurre est jaune, car on perçoit la couleur de la phase continue. Expérience à faire : faire fondre du beurre et laisser solidifier "l'huile de beurre" (l'idéal serait de la filtrer sur un filtre à café -en papier- pour qu'elle soit claire). On obtient un solide encore plus jaune et moins opaque que le beurre : c'est la matière grasse sans aucune émulsion.

    Transformation des grains de maïs en pop-corn Oui

    A priori, trois phénomènes :

  • Plastification de l'amidon (il n'y a pas assez d'eau pour arriver à une gélatinisation comme dans une sauce qu'on lie à la farine ou dans une pâte qui se solidifie à la cuisson) sous l'effet de la chaleur ;
  • Gonflement du grain par la vapeur d'eau (la maïs semble sec mais contient quand même un peu d'eau) ;
  • Prise de couleur et de goût par des réactions chimiques des sucres (type caramélisation).
  • Comment teinter de l'huile ? Oui

    Je n'aime pas trop la solution de l'huile de vidange de nos jours, les enseignants doivent éviter, pour leur sécurité juridique, de faire manipuler des déchets ! On devrait (mais je n'ai pas fait l'expérience !) pouvoir colorer de l'huile alimentaire en la mettant au contact de jus de carotte (introduire les deux dans une bouteille, agiter vigoureusement, laisser l'huile remonter à la surface. Problème : l'huile perdra sa limpidité, car elle ramassera force particules du jus. S'il y a un collège ou un lycée dans le secteur, demander aux biologistes s'il ont du rouge Congo c'est un colorant classique des lipides.

    L'eau tiède gèle-t-elle plus vite que l'eau froide ? Oui

    Voici quelques éléments supplémentaires dans l'affaire de l'eau se congelant ......
    Il est bien connu que l'énergie qui est nécessaire aux changements d'état de la matière est bien supérieure à l'énergie requise pour en modifier la température. Suivant ce principe, je me suis dit que la différence entre les énergies qu'il fallait échanger pour congeler l'eau froide et l'eau chaude n'était peut-être pas si importante qu'on peut le penser à priori.
    J'ai eu quelques difficultés à trouver les données thermochimiques dans les tables classiques de la littérature, car celles-ci ne contiennent pas les données pour la glace, ce qui m'a beaucoup surpris. Néanmoins, je me suis souvenu que ce genre de données étaient utilisées dans les exercices de Lycée et qu'on devait bien les trouver quelques part...

    Internet m'a livré la réponse : la capacité calorifique massique de l'eau est égale à 4 185 J/Kg.K. Sa chaleur latente de fusion est égale à 334 000 J/Kg
    J'ai trouvé ces données à l'adresse suivante : http://perso.club-internet.fr/pcampio1/devoir1s/ex9/ex9.htm
    Et je les ai comparées avec les données des adresses suivantes : http://www.univ-tln.fr/~fst/archive/9900/P319900.doc.html et http://www.ifrance.com/scientix/devoirs/p016.htm
    Si je fais le calcul, je trouve que faire passer 1 litre d'eau de 40 °C à 0°C requiert l'échange de 167 400 J. De même, faire passer 1 litre d'eau de 20 °C à 0°C requiert l'échange de 83 700 J. Soit une différence de 83 700 J. La congélation de ce même litre d'eau (passer de 1 litre d'eau à 0 °C liquide à 1 litre d'eau à 0 °C solide) requiert l'échange de 334 000 J.

    Si on fait le bilan :

  • la congélation de l'eau à 40°C requiert l'échange de 167 400+334 000 = 501 400 J
  • la congélation de l'eau à 20 °C requiert l'échange de 83 700+334 000 = 417 700 J
    La congélation de l'eau à 20 °C ne consomme donc que 17 % d'énergie en moins qu'une eau deux fois plus chaude.
    Ce raisonnement montre que la quantité d'énergie à échanger est bien supérieure pour l'eau chaude que pour l'eau froide, ce qui correspond bien à ce qu'on trouve de manière intuitive, mais que la différence n'est pas si importante que l'on pourrait le supposer... Donc, si on suit ce raisonnement jusqu'au bout, l'eau chaude doit bien se congeler plus lentement que l'eau froide.
    Mais alors, pourquoi peut-on observer le contraire dans certaines conditions ?
    C'est certainement parce que ce raisonnement ne prend pas en compte tous les aspects du problèmes (évaporation plus rapide pour l'eau chaude, qui consomme beaucoup d'énergie, mouvements de convection, vitesses de transfert de chaleur différentes suivant la température...) et que la différence d'énergie étant faible, ce n'est peut-être pas celle-ci qui va gouverner la différence de vitesse du phénomène.
    Du point de vue pédagogique, cela est intéressant, car on montre qu'un raisonnement scientifique est forcément limité par les approximations que l'on est amené à faire. La science essaye de "modéliser" et de "mathématiser" une réalité complexe. Tous les calculs que l'on peut faire ne resteront qu'un modèle que la réalité ne suivra pas forcément...
    Dans le cas qui nous intéresse, nous nous sommes arrêtés à une description purement thermodynamique du phénomène qui, par définition, ne prend pas en compte la cinétique du problème. La question initiale portait sur la vitesse de congélation, rappelons-le...
    Je pense que l'explication de l'institutrice est fort bonne : expliquer aux enfants qu'un raisonnement scientifique ne doit pas être pris comme le reflet d'une réalité qui bien souvent est très complexe. Ici, si on réalise l'expérience de 10 façons différentes, on pourrait bien trouver des résultats complètement contradictoires, car on ne maîtrisera pas tous les aspects de la réalité du phénomène.
  • Pourquoi la langue reste collée sur le métal froid ? Oui

    L'explication est à la fois simple et compliquée.
    Simple : la langue est collée par la salive gelée. La salive a pu geler en raison de la température très basse et de l'épaisseur du métal de la clôture qui s'est trouvée en mesure d'absorber la chaleur de la langue de notre infortuné expérimentateur...
    Compliquée pourquoi la salive gelée colle-t-elle, alors qu'on glisse (on ne se colle pas !) sur du verglas ?...
    On peut dire deux choses "simples"

    1°) les molécules de la muqueuse buccale et de la salive ont beaucoup d'affinité et cette affinité perdure à l'état solide ; elles sont liées chimiquement (par le genre de liaisons qui font que les molécules d'eau aiment rester proches l'une de l'autre, de sorte que l'eau est difficile à volatiliser par rapport à d'autre liquides comme l'éther)
    2°) les papilles qui recouvrent la langue et la salive glacée forment un enchevêtrement solide, de sorte qu'il y a une liaison mécanique.
    Reste une question plus délicate pourquoi la salive colle-t-elle à la clôture ?... Les phénomènes d'adhésion sont passionnants et toujours d'actualité voir Pierre-Gilles de Gennes.

    D'où viennent les bulles de l'eau du bac ? Oui

    Une réponse qui dépasse le cadre de la question formulée.
    PARTIE 1
    Les gaz sont solubles dans l'eau, c'est-à-dire que les molécules d'eau et les molécules de gaz s'attirent avec des forces plus ou moins intenses qui permettent à un certain nombre de molécules de gaz de " s'intégrer " au liquide.
    Les forces dépendent des propriétés physico-chimiques des molécules de gaz et de liquide. La nature des atomes constituant ces molécules et leur enchaînement ont des conséquences sur les forces électrostatiques d'attirance. Par exemple, le dioxyde de carbone CO2 (" gaz carbonique ") est très soluble dans l'eau (eau " gazeuse "), mais pas dans le white spirit. Le butane est très soluble dans le white spirit mais pas dans l'eau (expérience à ne pas tenter : danger !). Le diazote N2 (on dit encore souvent " l'azote ") de l'air est un peu soluble dans l'eau.
    Première loi : la solubilité dépend des propriétés du soluté et du solvant.
    Entre les molécules de gaz et de liquide, il ne s'agit que d'attirance et pas de liaison solide, de sorte que la relation entre les molécules est diminuée lorsque les molécules sont très agitées, ce qui est le cas lorsque la température augmente.
    Deuxième loi : la solubilité des gaz dans l'eau diminue lorsque la température augmente.
    Elle est nulle lorsque l'agitation est telle que les molécules du liquide s'agitent tellement qu'elles ne restent même plus rapprochées les unes des autres, c'est-à-dire lorsqu'on arrive à la température d'ébullition.
    Si on considère un liquide en contact avec un gaz, un équilibre s'établit pour les molécules de gaz : dans la phase gazeuse, elles se gênent, se choquent et elles ont donc une pression. Si on les confine dans un récipient, elles tapent sur les parois : d'autant plus fort qu'elles sont nombreuses par unité de volume et qu'elles sont agitées (que leur température est élevée) : c'est la pression.
    Dans la phase liquide, elles sont attirées par les autres molécules, mais finissent aussi par se gêner.
    Finalement, elles se répartissent entre les deux phases de manière à ce que la gêne globale soit minimale. Si la pression est forte dans la phase gazeuse, elles vont avoir tendance à passer vers le liquide, et inversement.
    Troisième loi : la solubilité des gaz dépend de la pression du gaz en contact avec le solvant.
    Quatrième loi : le passage du liquide au gaz ou du gaz au liquide prend du temps.

    Partie 2
    L'eau du robinet contient beaucoup d'air dissous. Cet air est introduit dans les usines où on fabrique l'eau potable : il participe au processus de potabilisation. Il est introduit en grandes quantités, car l'eau est froide dans les usines et on l'injecte parfois sous pression (deuxième et troisième loi). Lorsque l'eau sort du robinet à la maison et qu'elle est laissée dans un grand bac, elle se passe doucement à la température ambiante et se trouve en contact avec l'air de la maison ou du jardin, à pression atmosphérique. Sa solubilité est donc moins forte qu'à l'usine : il a tendance à sortir lentement de l'eau (quatrième loi) et forma des petites bulles.
    On peut accélérer cette expérience en faisant chauffer de l'eau du robinet dans une casserole : bien avant l'ébullition, plutôt vers 70°C ou 80°C, de petites bulles se forment sur les parois de la casserole : à ces températures, la solubilité de l'air est très faible.
    Solubilité de l'air dans l'eau : 22,4 ml par litre d'eau à 10 °C, 18,3 ml à 20°C, 5 ml à 80 °C.

    Pourquoi les gaz se dissolvent dans un liquide quand on augmente la pression ? Oui

    Partie 1
    Les gaz sont solubles dans l'eau, c'est-à-dire que les molécules d'eau et les molécules de gaz s'attirent avec des forces plus ou moins intenses qui permettent à un certain nombre de molécules de gaz de "s'intégrer" au liquide.
    Les forces dépendent des propriétés physico-chimiques des molécules de gaz et de liquide. La nature des atomes constituant ces molécules et leur enchaînement ont des conséquences sur les forces électrostatiques d'attirance. Par exemple, le dioxyde de carbone CO2 ("gaz carbonique") est très soluble dans l'eau (eau "gazeuse"), mais pas dans le white spirit. Le butane est très soluble dans le white spirit mais pas dans l'eau (expérience à ne pas tenter : danger !). Le diazote N2 (on dit encore souvent "l'azote") de l'air est un peu soluble dans l'eau.

    Première loi : la solubilité dépend des propriétés du soluté et du solvant.
    Entre les molécules de gaz et de liquide, il ne s'agit que d'attirance et pas de liaison solide, de sorte que la relation entre les molécules est diminuée lorsque les molécules sont très agitées, ce qui est le cas lorsque la température augmente.
    Deuxième loi : la solubilité des gaz dans l'eau diminue lorsque la température augmente.
    Elle est nulle lorsque l'agitation est telle que les molécules du liquide s'agitent tellement qu'elles ne restent même plus rapprochées les unes des autres, c'est-à-dire lorsqu'on arrive à la température d'ébullition.
    Si on considère un liquide en contact avec un gaz, un équilibre s'établit pour les molécules de gaz : dans la phase gazeuse, elles se gênent, se choquent et elles ont donc une pression. Si on les confine dans un récipient, elles tapent sur les parois : d'autant plus fort qu'elles sont nombreuses par unité de volume et qu'elles sont agitées (que leur température est élevée) : c'est la pression.
    Dans la phase liquide, elles sont attirées par les autres molécules, mais finissent aussi par se gêner.

    Finalement, elles se répartissent entre les deux phases de manière à ce que la gêne globale soit minimale. Si la pression est forte dans la phase gazeuse, elles vont avoir tendance à passer vers le liquide, et inversement.

    Troisième loi : la solubilité des gaz dépend de la pression du gaz en contact avec le solvant.

    Quatrième loi : le passage du liquide au gaz ou du gaz au liquide prend du temps.
    Partie 2
    En complément à la réponse de Gérard Torchet qui a bien décrit les conséquences de la troisième loi sur la dissolution du diazote dans l'organisme des plongeurs.
    La pression augmente sous le poids de l'eau lorsqu'on descend en plongée ; il faut respirer de l'air à la pression de l'endroit où on se trouve, sinon on n'arrive pas à remplir ses poumons. Plus on descend, plus l'air respiré est à pression élevée (par exemple trois bars quand on est sous 20 m d'eau).
    Conséquence directe (troisième loi) : l'air se dissout dans le sang, puis dans tout l'organisme.

    Conséquences induites :

    1°) A grande profondeur, la quantité de diazote dissout est telle que ce gaz commence à manifester sa neurotoxicité (ivresse des profondeurs mentionnée par Gérard Trochet, à partir de 35 m chez les plongeurs peut expérimentés).

    2°) Lorsqu'on remonte, la pression de l'air respiré, donc de la phase gazeuse en équilibre avec le "liquide" qu'est l'organisme, diminue. La pression diminue, donc la solubilité diminue (toujours la troisième loi !) et l'air a tendance à faire des petites bulles dans le sang ou même n'importe où dans l'organisme. En fait, ce n'est pas l'air qui produit des bulles, mais seulement le diazote de l'air : le dioxygène est consommé par les tissus ou pris en charge par l'hémoglobine. La bulle, c'est l'accident de décompression qui peut être fatal si elle est mal située (cœur, cerveau). Il faut donc remonter lentement, de manière à laisser du temps au diazote pour passer des tissus au sang, puis du sang au poumon où il peut être expiré : le processus n'est pas instantané (quatrième loi). On peut même être amené à marquer des pauses dans la remontée : ce sont les paliers. La durée et la profondeur d'un palier dépend de la quantité d'azote dissout, quantité qui dépend elle-même, d'après la troisième et la quatrième loi, de la profondeur et de la durée de la plongée.

    Tout cela est très compliqué, d'autant plus que les tissus de l'organisme ne se comportent pas exactement comme des liquides. Les dispositifs qui prédisent les paliers : tables ou ordinateurs de plongée utilisent une description théorique plus sophistiquée et corrigée par des observations médicales. On se peut se référer aux cours de plongée, en particulier ceux correspondant à la préparation du "niveau 4" : livres ou nombreux sites WEB. Les accros trouveront des ouvrages médicaux spécialisés (mais réservés aux spécialistes !)

    Existe-t-il 2 liquides ayant la même masse volumique et étant non miscibles ? Oui

    La masse volumique des deux liquides à envisager risque de varier de manière différente avec les changements de température et il est donc souhaitable de pouvoir "régler" à volonté la masse volumique d'un des deux liquides. Je propose donc (sans avoir essayé !) : huile de paraffine (pas d'huile de table, trop soluble dans l'alcool), alcool à 60 %.
    Ces deux liquides ne sont pas trop miscibles et ont une densité par rapport à l'eau de l'ordre de 0,9. On peut ajuster la masse volumique de l'alcool : si on ajoute de l'eau, on se rapproche de 1 000 kg/m3, si on ajoute de l'alcool "pur", on se rapproche des 800-850 kg/m3.
    On devrait pouvoir obtenir à volonté une phase hydroalcolique plus ou au contraire moins dense que l'huile.
    L'expérience eau-sirop n'est pas très bonne, car le sirop n'est pas un corps "indépendant" de l'eau : c'est une solution de sucre dans l'eau et il est donc peu étonnant (et on ne montre rien) en constatant qu'il est miscible à l'eau, c'est-à-dire en fabriquant un sirop moins concentré. Couples de liquides de densité différentes et miscibles : l'eau et l'alcool, l'eau et la glycérine...

    Comment classer le feu, la chantilly et la pâte à gâteau? Oui

    Les flammes sont des régions gazeuses dans lesquelles se produisent des réactions de combustion. Elles peuvent contenir des particules solides qui, chauffées, émettent de la lumière.
    C'est le cas des flammes de bougie qui contiennent du noir de fumée (particules de carbone).
    (NB : si on souffle tout doucement, à l'aide d'un tuyau de Pyrex ou de métal, un peu d'air dans un flamme de bougie, on apporte assez d'oxygène pour assurer la combustion des particules de carbone et la flamme devient bleue et chaude ; inversement, une cuisinière ou un chauffe-eau mal réglés donnent une flamme éclairante et peu chaude lorsqu'il n'y a pas assez d'air pour brûler le gaz)
    La Chantilly est polyphasée : c'est une mousse (gaz dans liquide) un peu spéciale car il s'agit d'une mousse dans une émulsion (la crème est formée de gouttelettes de matière grasse dans le petit lait).
    La pâte à gâteau est un milieu très complexe et généralement polyphasé (pire que la Chantilly !... et ça dépend de la recette). La question n'a pas beaucoup plus de sens que se demander où classer notre corps.
    Il faut noter que les trois états (gazeux, solide, liquide) sont bien définis pour les corps purs et pour des mélanges pas trop compliqués de corps purs.

    Comment savoir si l'eau est potable ? Oui

    La distillation IDEALE devrait permettre de séparer ce qui est volatil de ce qui ne l'est pas. Plus précisément : les minéraux, les microbes, les virus (et même les prions) ne passent pas du tout à l'état de vapeur en même temps que l'eau et ne doivent pas se retrouver dans la distillat. Il n'en va pas de même pour les pesticides, le pétrole ou la dioxine. Les composés volatilisables, qu'ils soient miscibles à l'eau ou non, forment très généralement avec l'eau des vapeurs qui peuvent apparaître pendant une distillation, en particulier une distillation simple comme celle que vous avez pratiquée. Toutefois, on ne les retrouvera pas, dans le condensat, dans les proportions qu'ils avaient dans le produit soumis à distillation (ainsi, le vin distillé peut donner un alcool à 80 %). La physique qui gouverne tout ça est assez compliquée pour ceux qui ne la connaissent pas du tout. La distillation REELLE peut conduire à un produit qui contient donc des produits volatils mais aussi des minéraux et des virus (moins probablement des bactéries).
    Dans un dispositif aussi simple que le vôtre, on ne peut en effet pas exclure qu'une partie de la vapeur (donc du gaz) se condense rapidement dans le tuyau de verre pour former un brouillard qui peut être contaminé par des projections (d'eau non encore distillée) qui résultent de l'ébullition sans doute assez violente dans la boîte de conserve. Je suis donc d'accord avec Gérard Trochet sur l'application du principe de précaution. Mais comme je suis pour la pédagogie fondée sur des expériences et si possible pas sur des expériences fabriquées avec des objets artificiels sur lesquelles "elles marchent", je suggère de pratiquer la
    distillation sur :
    de l'eau de mer (avec pavillon bleu !) pour ceux qui le peuvent ;
    de l'eau minérale très chargée d'un point de vue minéral (Contrex, Hépar, etc.)
    pour les autres.
    Pour la définition de la potabilité, je peux consulter les grimoires pour avoir les chiffres. Mais est-ce utile ? L'idée énoncée par Gérard Trochet est la bonne.

    Du jus de raisin au vinaigre Oui

    Le jus de raisin contient du sucre qui constitue une excellente source d'énergie pour les êtres vivants. Les enseignants d'EPS, les médecins scolaires préoccupés par le creux de 11 heures et les parents gavés de pub pour les goûters XXX "le plein d'énergie pour la soirée" savent ça.
    Parmi les êtres vivants se trouvent les levures (des champignons microscopiques) et les bactéries qui peuvent aussi se nourrir de sucre. Cependant, ces organismes microscopiques ne l'utilisent pas toujours de la même manière que nous. Le bilan de notre utilisation du sucre est :
    1 molécule de sucre à six atomes de carbones + oxygène ==> 6 CO2 +
    énergie
    (sans entrer dans la biochimie : C6H12O6 + 6 O2 ==> 6 CO2 + 6 H2O + énergie)
    c'est la respiration.
    Le bilan de l'utilisation par certaines levures peut être (en l'absence d'air) :
    1 molécule de sucre à six atomes de carbones ==> 2 molécules d'alcool (2 atomes de C chacune) + 2 CO2 + un peu d'énergie (C6H12O6 ==> 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + énergie)
    il s'agit là d'une forme de fermentation.
    Ce métabolisme est à la base de la production des boissons alcoolisées, ou de la formation des bulles dans le pain. La levure la plus connue et la plus courante est Saccharomyces cerevisae, la levure de bière, dont on trouve des souches un peu partout, notamment sur la peau du raisin : on n'a pas toujours besoin d'en rajouter pour fabriquer du vin. Une partie du sucre de votre jus de raisin a sûrement été fermenté en alcool par cette voie.
    Cependant, comme votre expérience n'était pas à l'abri de l'air, des bactéries ont pu s'attaquer à l'alcool formé pour donner de l'acide acétique, l'acide du vinaigre :
    1 molécule d'alcool + oxygène ==> 1 molécule d'acide acétique
    (CH3CH2OH + O2 ==> CH3COOH + H2O)
    on parle souvent de "fermentation acétique", mais les biochimistes peuvent contester cette appellation puisqu'il s'agit d'un métabolisme qui utilise l'oxygène (type "respiration").
    Les bactéries responsables de cette transformation appartiennent pour un certain nombre d'entre elles au genre Acetobacter ; il y en a une grande variété.
    Certaines constituent la mère du vinaigre.
    Il y a de fortes chances pour que les transformations que vous avez observées aient été incomplètes, surtout dans un délai aussi court. Je pense donc que votre produit final contient encore un peu de sucre, de l'alcool (éthanol) et de l'acide acétique. Dans ce cas, il est vraisemblable que l'odeur "de vinaigre" que vous avez perçue n'est pas celle de l'acide acétique, mais celle de l'acétate d'éthyle, produit de combinaison (estérification) de l'acide acétique
    et de l'éthanol.
    En effet, l'acétate d'éthyle a un seuil de perception relativement faible : on le sent à partir de 150 mg/L, alors que l'acide acétique ne se perçoit qu'à des concentrations supérieures d'un ordre de grandeur.

    Mélanger de l'eau avec du sirop ou de l'huile Oui

    Expériences de mélange
    Le résultat des deux expériences de mélange eau/sirop provient effectivement d'une différence de densité qui va avoir tendance à séparer les deux couches de liquide, d'un point de vue mécanique : le plus dense en dessous. Par contre, la différence observée suivant qu'on verse l'eau dans le sirop ou le sirop dans l'eau tiendrait plutôt à la viscosité du sirop qui s'écoule plus lentement et reste plus cohérent (il forme comme un ruban qui descend dans l'eau) pour aller s'accumuler au fond du verre. L'eau coule plus vite, plus brutalement, de manière plus tourbillonnante : ainsi le courant d'eau qui arrive au fond du verre décape et dissout la surface de la couche de sirop. Le phénomène de dissolution ne dépend pas du tout de la densité.

    Comment favoriser le mélange sirop dans l'eau ?
    Le mélange se fera petit à petit par diffusion progressive du sucre dans l'eau. Si le sirop est très concentré, ça peut être assez long. La seule manière de favoriser ce mélange est de chauffer l'ensemble ; à 40 °C par exemple, il se réalisera plus vite qu'à 5 °C dans un réfrigérateur. Deux raisons à cela : la solubilité du sucre augmente avec la température (voir plus bas) ; sa vitesse de diffusion aussi (la diffusion est due à l'agitation des molécules, la température aussi).

    Saturation de l'eau par le sirop
    Le sirop est une solution de sucre dans l'eau. Tout mélange d'eau et de sirop reviendra donc à une dilution de la solution qu'est le sirop. Il est donc évidemment impossible d'arriver à une saturation par une opération de dilution !
    Par contre, on peut saturer de l'eau avec du sucre S'agissant du saccharose (sucre de betterave ou de cane, le sucre de la cuisine), on peut en dissoudre : 1 845 g dans un kilogramme d'eau à 0 °C, 2030 g à 20 °C et 2 380 g à 40 °C. La dissolution provient d'une « solvatation » du sucre par l'eau : les molécules de sucre préfèrent s'associer à des molécules d'eau plutôt que de rester associées entre elles dans un cristal de sucre. Évidemment, s'il y a d'autres prétendants pour s'associer avec l'eau, la solubilité du sucre diminue. Ainsi, à 30 °C, on peut dissoudre 2 195 g de sucre dans un kilogramme d'eau, mais seulement 2 100 g dans le mélange de 900 g d'eau et de 100 g de sel. Ceci illustre bien que la solubilité ne dépend pas de la densité !

    Huile et eau.
    Les molécules d'huile et d'eau ne s'aiment pas beaucoup. Ainsi, lorsqu'on les met en présence toutes les deux, les molécules d'huile préfèrent rester ensemble et les molécules d'eau aussi. Les deux liquides ne se mélangent pas, à la différence de l'huile et du white spirit, par exemple.
    Certaines molécules peuvent avoir une partie qui aime l'eau et une partie qui aime l'huile, comme l'alcool qui se mélange très bien à l'eau et qui dissout un peu l'huile. Autre exemple : les molécules de savon. Elles sont très longues et possèdent un côté qui s'associe à l'eau et un côté qui s'associe à l'huile.
    Ainsi, elles peuvent accrocher des molécules grasses pour les emporter dans l'eau de lavage !

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