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pour les mouvements de convection


Date de la dernière modification
: 6-02-2017  


 

Photographie de l'ensemble terminé et "habillé" d'un placage en acajou. 

   Après quelques minutes, la lampe dégage une chaleur suffisante pour créer les cellules de convection.

   Le câble électrique n'est pas visible sur ce document, ni les 2 guides en verre (voir schéma ci-dessous) que j'ai rajoutés par la suite.

   Les mouvements de convection représentent un phénomène que nous voulons tous montrer à nos élèves tant il est important qu’il soit bien compris quand nous leur parlons de l’accrétion. Comme tout le monde, j’ai placé mes classes devant un grand bécher contenant de l’eau et de la sciure de bois, le tout sur un bec bunsen. 

   Le résultat est quelque peu décevant ! Avec un peu de chance, certains d’entre eux observent, dans un grand bouillonnement, des grains de sciure qui montent, d’autres qui descendent. Mais comme le mouvement se fait dans toutes les directions, il leur est très difficile d’imaginer une cellule de convection. D’où l’idée de construire un appareil simple et adapté.  

I - LE MATÉRIEL NÉCESSAIRE   

Faites couper le verre par un spécialiste si vous n’êtes pas habitué(e).

Cuve en verre : mesures pour du verre d’épaisseur 6 mm.  

  • 1 x 30 x 25 cm pour la face avant

  • 1 x 30 x 25 cm en miroir pour la face arrière

  • 2 x 30 x 5,7 cm pour les 2 côtés

  • 2 x 25 x 7 cm pour le dessous et le dessus

  • 2 x 15 x 5,7 cm pour les 2 guides intérieurs.  

Si ce n’est déjà fait, passez immédiatement les arêtes avec un papier abrasif pour éviter les coupures. 

Produit pour nettoyer le verre, colle silicone type aquarium, chiffons ou papier ménage.  

Le socle en bois : contreplaqué ou aggloméré    

  • 2 x 27,5 x 14,6 cm en 14 mm d’épaisseur pour les faces avant et arrière

  • 1 x 27,5 x 10,1 cm en 14 mm d’épaisseur pour la base

  • 2 x 7,3 x 10,1 cm en 10 mm d’épaisseur pour les 2 côtés

  • 4 morceaux de 7 cm de tasseau 12 x 12 mm.

Le support de la lampe : contreplaqué 4 ou 5 mm d’épaisseur        

  • 1 x 10 x 7 cm

  • 2 morceaux de 7 cm de tasseau 12 x 12 mm  

Le couvercle en bois :  

  • 1 x 26,7 x 8,5 cm en contreplaqué ou aggloméré de 10 mm d’épaisseur

  • 2 x 26,7 x 8 cm en contreplaqué de 6 mm pour les faces av. et arrière

  • 2 x 7,3 x 8 cm en contreplaqué de 6 mm pour les 2 côtés

  • 4 morceaux de 7 cm de tasseau 12 x 12 mm  

Petit matériel : colle à bois, pointes tête homme, une douille baïonnette, une ampoule 40 W, 1,5 m de câble à 3 conducteurs et double isolation, une fiche mâle avec terre, éventuellement un interrupteur.  

  II - LE MONTAGE   

Il ne présente pas de difficulté particulière, pour peu que l’on observe quelques règles simples et un ordre logique.  

1 - La cuve en verre   

   Avant de commencer, reportez-vous à l’article « Construire son aquarium », pour tout ce qui concerne la technique du collage, le nettoyage préalable des vitres, car je ne reprends ci-dessous que l’ordre de montage des différents éléments. 

   Commencez par assembler les 3 premières vitres, comme indiqué ci-dessus. Maintenez l’ensemble avec des morceaux de papier adhésif. Pendant 10 minutes environ, vous pouvez légèrement bouger les vitres pour qu’elles soient bien alignées. N’oubliez pas de lisser la colle le plus vite possible, c’est ce qui assurera une bonne étanchéité de l’ensemble. 

   Pour plus de simplicité, les étapes suivantes seront représentées sans l’épaisseur. Placez ensuite le deuxième côté et lissez la colle. 

   Il faut ensuite coller les 2 petits morceaux (15 x 5,7 cm) qui serviront de guide et empêcheront les particules de se bloquer dans les coins (voir plus loin). Comme indiqué sur le schéma, placez un petit trait de colle sur les 2 petits côtés uniquement.

Attention : il faut les maintenir avec un petit morceau de bande adhésive pour éviter qu’ils ne glissent. 

   Vous pouvez maintenant coller la face avant. Votre cuve est terminée - il reste un morceau de verre, c’est le couvercle qui sera collé ultérieurement. Il n’y a plus qu’à la laisser sécher pendant 24 heures, puis, avec une lame de rasoir, couper les débordements extérieurs de colle. 

2 - Le contenu de la cuve   

   Après de nombreux essais infructueux concernant les particules à mettre en mouvement et le liquide à utiliser, j’en suis arrivé à une solution qui paraît particulièrement simple ; l’utilisation des petits grains blancs que l’on trouve dans les « boules à neige » des magasins de souvenirs. 

   Le liquide est tout simplement de l’eau (donc sans danger), mais les grains tombent trop vite. Pour notre lampe à convection, il est nécessaire que la densité des grains et celle du liquide soient pratiquement identiques. J’ai donc fait des essais successifs avec solutions salées jusqu'à obtenir un résultat satisfaisant. 

   Avec un densimètre, j’ai mesuré la densité finale de la solution qui est de 1,056 à 1,057, soit environ 80 grammes de sel par litre d’eau

   Il vous faudra donc une dose de grains (sacrifiez une boule, cela suffit largement), environ 5 litres de solution salée et, si vous en avez, quelques gouttes de fluorescéine pour colorer légèrement le liquide, mais ce n’est pas indispensable. 

   Dernière étape : remplissez la cuve avec le liquide (arrêtez-vous à 1 cm du bord car l’échauffement va provoquer une légère dilatation), ajoutez les grains blancs et collez le couvercle.   

 Cuve terminée avec ses 2 guides en verre      

3 - Le support de la lampe   

Sur une face du morceau en contre plaqué de 10 x 7 cm, on fixe (colle et pointes) 2 tasseaux. 

On fixe ensuite la douille à baïonnette au milieu de ce support.   

          

4 - Le socle en bois    (ci-dessus)  

  • Sur la plaque de 27,5 x 10,1 cm qui sert de base, on fixe un grand côté, puis les 2 petits (toujours avec colle à bois et pointes fines).

  • L’étape suivante consiste à placer et fixer le support de la lampe (colle et pointes de 25 mm).

  • On fixe maintenant les morceaux de tasseaux à 2 cm du bord supérieur et on recommence l’opération sur le 2e côté.  

  • Avant de le coller, on pratique un petit trou de 6 à 7 mm de diamètre pour le passage du câble. Le socle est terminé.  

5 - Le couvercle en bois   

   Le montage sera fait exactement de la même façon que pour le socle. Seule différence : les tasseaux sont placés à 3,5 cm du bord. Cette distance assez importante est destinée à cacher totalement le haut de l’aquarium. 

   Finissez le montage avec l’interrupteur (à 4 plots pour interrompre la phase et le neutre) et la fiche mâle. N’oubliez pas de relier le fil de terre (vert et jaune) à la douille si elle est en métal.   

6 - Quelques détails pour finir  

  • Pour cacher les joints de colle et améliorer l’esthétique de l’ensemble, je vous recommande de coller des cornières sur les 4 arêtes de la cuve, avec quelques gouttes de colle aux silicones. On trouve de telles cornières dans tous les magasins de bricolage, en aluminium ou en PVC (moins cher et plus facile à découper).

  • Les plus courageux, pourront « habiller » le socle et le couvercle. Les matériaux ne manquent pas : vernis, peintures, nylon adhésif imitant le bois. Le meilleur effet sera rendu par un bois de placage. Il s’agit de feuilles de bois de 0,5 mm d’épaisseur  (nombreuses  essences  proposées  à  la vente : noyer, chêne, acajou ...) mais elles sont assez fragiles et doivent être collées avec une colle de contact néoprène. Il faut ensuite poncer soigneusement (donc longuement) les arêtes avec un papier abrasif assez fin. Le résultat est à la hauteur du temps consacré à réaliser ce placage.
     

        

  • Un dernier détail qui a son importance : on peut améliorer le fonctionnement en plaçant des « guides de chaleur » de part et d’autre de l’ampoule, dans le socle. J’ai tout simplement découpé 2 cartons de 7,5 cm (soit 2 mm de plus que la largeur intérieure) et je les ai coincés sous les tasseaux. Ils dirigent la chaleur vers le centre de la cuve et diminuent ainsi le « temps de latence » c’est-à-dire la période qui s’écoule entre l’allumage de la lampe et le démarrage de la convection.  


   Cette fois, votre « lampe à neige-convection » est définitivement terminée. Allumez la lampe et observez le résultat, amplifié par le miroir, dès la première minute passée. Comme le montre le schéma ci-dessus, des mouvements de convection dans un seul plan s’établissent et sont observables même à une certaine distance.  


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