Science

Physique et nordicité, le CDSP au Musée de la Civilisation

Par Julianne Toupin,                                                                                                                journaliste pour la Salle des Nouvelles

Le centre de démonstration en sciences physiques du cégep Garneau est présent au Musée de la Civilisation dans le cadre de l’événement Décoder le Monde, une rencontre scientifique ouverte au public sur le thème de la nordicité.

Quatre étudiants ont donc mis sur pieds des démonstrations interactives afin d’illustrer les relations entre la physique et le froid. Ainsi, il nous est possible de comprendre le principe derrière la construction des igloos, éléments emblématiques du folklore nordique. Le secret de leur solidité se trouve dans les arches. En effet, lorsque des blocs de neige ou de pierre sont placés en demi-cercle, la structure est très fragile et instable. Il suffit alors d’ajouter du poids sur le dessus afin d’assurer une solidité durable. C’est d’ailleurs une technique qui n’était pas étrangère aux Romains ou encore aux architectes du moyen-âge. Les colisées, les ponts, et les cathédrales qui ont pourtant des centaines d’années sont ainsi la preuve matérielle de ce que la physique peut permettre à l’homme d’ériger. Il n’y a donc aucune inquiétude à avoir lorsque l’on visite un monument au toit de pierre imposant, le poids qui pèse sur les arches est le gage de la solidité de l’ensemble de l’œuvre.

Dans un second temps, ironiquement, on nous affirme que le froid n’existe pas. Cette affirmation est défendue par la présentation du principe du transfert de chaleur. Le visiteur est ainsi invité à poser la main sur un carré de plastique et sur un deuxième, en métal. Comme le métal est un excellent conducteur thermique, le bloc de plastique semble être le plus chaud. C’est la raison pour laquelle beaucoup font le pari qu’un glaçon fondra plus vite sur ce dernier. Or, une fois posée sur les deux éléments, il est évident que la plaque de métal, au premier abord plus froide, est aussi celle qui fait fondre la glace le plus rapidement. La capacité de conduction de la chaleur de ce matériau explique le phénomène. Le métal absorbe et retransmet tout aussi rapidement la chaleur à laquelle il est exposé.

Plus loin, le caractère unique de la glace est mis à l’honneur. En effet, il s’agit du seul solide dans tout l’Univers qui flotte dans son liquide, soit l’eau. Le phénomène est plutôt contre intuitif. Les étudiants qui animent l’atelier expliquent d’abord au public que, lorsque exposées au froid, les particules qui composent la matière se rapprochent les unes des autres et s’éloignent lorsque exposées à la chaleur. Ainsi, normalement, la matière plus froide, donc plus dense, devrait couler alors que la matière plus chaude, flotter. La théorie est d’ailleurs illustrée à l’aide de deux expériences. Or, comment expliquer que dans le cas de l’eau, sa forme solide flotte ? La réponse se trouve dans la composition de la structure cristalline de l’eau. Naturellement, les molécules s’agencent pour former un hexagone, comprenant ainsi une large partie de vide. C’est pour cette raison que la glace est moins dense que l’eau. Or, cette caractéristique n’est pas anodine. Sans cette propriété, lors de longues périodes de froid, les cours d’eau auraient été exposés à un gel en profondeur, sans la présence d’une couche protectrice isolante sur le dessus. Il y a de cela 4 milliards d’années, l’apparition des premières formes de vie aurait été impossible puisque les océans auraient été gelés.

Les présentations interactives du CDSP ont donc permis de présenter des liens intéressants entre physique et froid, en présentant des phénomènes observables tout autour de nous mais dont le caractère unique nous était jusqu’alors inconnu.

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