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WikiSysop — Sat, 14 Jun 2014 17:48:16 GMT

‎Précautions

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[[Catégorie:Physique]][[Catégorie:Basses températures]][[Catégorie:Combustion]][[Catégorie:Vidéo]]{{Réalisation experte}}
L'air est composé majoritairement de [[diazote]] N2 (78%) et de [[dioxygène]] O2 (21%), le 1% restant est constitué de gaz en faibles proportions ([[dioxyde de carbone]], argon, néon, hélium…). L'air contient aussi de la vapeur d'eau. Comme la température de liquéfaction du dioxygène (–183°C) est supérieure de 13°C à celle de l'azote liquide (–196°C), il est possible d'isoler le dioxygène sous sa forme liquide par une "distillation cryogénique". Ceci permet de réaliser de belles expériences.

== Précautions ==
* Utiliser un tube Pyrex® à cause de chocs thermiques possibles lors de la combustion.
* Attention aux [[:Catégorie:basses températures|basses températures]] {{Pict_BasseTempérature}}, pouvant congeler ("brûler", par abus de langage) les mains ou les tissus.
* Cette expérience montre aussi qu'il est dangereux de conserver trop longtemps à l'air libre de l'[[azote liquide]] car le dioxygène de l'air se liquéfierait à son contact et le mélange deviendrait comburant à partir d'un certain pourcentage de dioxygène<ref>À ce propos, voir la classification des [[Gaz comburants]], d'après le [[Règlement CLP/SGH]]</ref>. De même pour l'air liquéfié (contenant diazote et dioxygène liquide) le diazote s'évapore en premier et le mélange s'enrichit en dioxygène, le rendant bien plus comburant.
* Le [[dioxygène]] {{sgh03}} étant un excellent comburant, il faut éviter le contact avec des gaz combustibles {{sgh02}} (dihydrogène, gaz naturel, propane, butane, etc.) car le mélange peut devenir extrêmement explosif (voir [[Combustion : le triangle du feu]]).

== Matériel ==
{{Picto_BasseTempérature}}
*[[Azote liquide]]
*Papier aluminium
*Pince à linge
*Petit tube en verre Pyrex® et petit récipient en verre ou plastique transparent
*Baguette en bois (style brochette)

== Protocole expérimental ==
[[Image:O2_liquide_combustion.jpg|right|frame|Combustion d'une baguette de bois dans du dioxygène liquide pur. Crédit photo : © O. Got, Université Bordeaux 1.]]
* À l'aide d'une feuille de papier aluminium, réaliser un pliage en filtre : plier la feuille en 4 et ouvrir le filtre. Ceci constitue un récipient dans lequel on verse de l'azote liquide.
* Immédiatement, l'extérieur du cône en aluminium se trouble et on voit ruisseler un liquide de manière continue. Les gouttes de ce liquide tombent sur la table et s'évaporent en quelques secondes.
* Récupérer les gouttes de ce liquide dans le petit tube en verre Pyrex®, lequel trempe dans de l'azote liquide contenu dans le petit récipient. On peut ainsi remplir le tube (que l'on tient avec une pince à linge) et on observe une pâle couleur bleutée du liquide.
* Poser le cône d'aluminium quelque part.
* Plonger le bout d'une baguette en bois incandescente (c'est à dire rouge mais sans flamme) à l'intérieur du liquide et observer que celle-ci se consume avec une vive flamme.

== Explications ==

* La feuille d'aluminium est un excellent échangeur thermique entre l'intérieur (azote liquide à –196°C) et l'extérieur, constituant ainsi un cône diathermique. Au contact de l'extérieur du cône, le dioxygène de l'air peut se liquéfier car sa température d'ébullition est de –183°C. Le liquide qui s'écoule est donc du dioxygène liquide.
* Cela ne peut pas être de l'eau car à –196°C, l'eau serait sous forme de glace donc solide. Cela ne peut pas être du gaz carbonique pour les mêmes raisons. Enfin, cela ne peut pas être un autre des gaz contenus dans l'air car ceux-ci y sont en trop faibles quantités (des traces).
Lorsque le dioxygène liquide tombe sur une surface chaude (température ambiante 20°C), il s'évapore tout comme l'azote liquide. Il faut donc le récupérer dans un tube refroidi en dessous de –183°C par l'azote liquide.
* Pour se convaincre qu'il s'agit bien de dioxygène, il suffit de réaliser le test de la baguette incandescente. Celle-ci se rallume dans le dioxygène et brûle vivement (voir l'expérience de [[combustion dans l'oxygène pur]]). Plongée dans le tube contenant le dioxygène liquide, la baguette incandescente vaporise le dioxygène, lequel ravive la combustion. La chaleur dégagée vaporise encore plus le dioxygène et le processus continue jusqu'à consommation de tout le dioxygène.<ref>Cela dit, le dioxygène '''n'est pas le seul gaz''' à avoir des propriétés comburantes : le [[protoxyde d'azote]] {{sgh03}} aussi est un comburant (consulter : [[Le protoxyde d'azote : un gaz comburant]]).</ref>

==Vidéos==
*[http://media.scienceamusante.net/A7_Basses_temperatures_azote_liquide.mov Distillation cryogénique du dioxygène par le Lycée Saint Genès (Bordeaux)] (14,5 Mo, QuickTime)
*[http://media.scienceamusante.net/B7_Basses_temperatures_azote_liquide.mov Distillation cryogénique du dioxygène par le Lycée Jaufré Rudel (Blaye)] (15,7 Mo, QuickTime)
*[http://media.scienceamusante.net/Oxygene_liquide_cigarette.avi Combustion d'une cigarette dans le dioxygène liquide] (792 ko, format AVI), © Michel Bultingaire - Lycée Saint Exupéry, Fameck. Avec l'aimable autorisation de [[Utilisateur:Michel Bultingaire|Michel Bultingaire]].

{{Refs}}

Distillation cryogénique du dioxygène - Historique des versions

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