L'expérience de Benjamin Franklin Qui aurait pu le rendre encore plus célèbre

Benjamin Franklin (1706-1790) était un génie du XVIII° siècle. Célèbre homme politique et inventeur reconnu avec son invention du paratonnerre. Écrivain de talent, il a participé à la rédaction de la Déclaration d'indépendance des États Unis. Il aurait pu révolutionner l'histoire de son temps en étant le premier à découvrir l'ordre de grandeur d'une molécule.

En effet, en 1774, il versa une cuillerée d'huile sur la surface d'un lac ridée par une très légère brise. Il constata que l'huile s'étalait et lissait une très grande surface. Il aurait pu pousser l'expérience plus loin et faire les calculs nécessaires à la déduction de l'ordre de grandeur d'une molécule d'huile et aurait révolutionner son époque.

100 ans plus tard, Lord Rayleigh (1842-1919) répète l'expérience dans une baignoire et en déduit l'épaisseur du film d'huile. Grâce à cette expérience, il prouva que cette épaisseur correspondait à la longueur d'une molécule d'huile.

La molécule est composée d'une tête hydrophile (qui pénètre dans l'eau) et d'une queue hydrophobe (qui reste en dehors de l'eau). Les têtes se mettent les une à côté des autres formant une mono-couche. L'huile déposée à la surface de l'eau s'étale sur une surface d'aire en une couche mono-moléculaire. Donc l'épaisseur de la tache d'huile peut être considérée comme étant la longueur de la molécule.

Nous cherchons les calculs réalisés par Lord Rayleigh, afin de trouver le volume d'une goutte d'huile en sachant :

Le volume d'une goutte d'huile sphérique:
Le volume d'une goutte d'huile étendue:
Le diamètre de la goutte est de 0, 52mm
  • On cherche le volume Vgoutte de la goutte d'huile. On sait que la formule est :
  • On sait que :

Benjamin Franklin aurait pu calculer l'ordre de grandeur d'une molécule d'huile. Il lui fallait simplement calculer la surface de la goutte d'huile étendue. Puis, connaissant le volume d'une goutte d'huile (environ 7,36x10^-6 mm^3) utiliser la formule suivante:

h= 7,36/(pie x 0,26^2)
=3,47 x 10^-10 m => OG = 10^-10 m.

Donc l'ordre de grandeur de la hauteur h d'une molécule d'huile, est de 10^-10 m.

Ensuite, nous avons réalisé une expérience qui avait comme but de trouver l'ordre de grandeur de l'épaisseur d'un grain de semoule en utilisant la découverte de Lord Rayleigh et les calculs permettant de connaître le volume d'une goutte d'huile.

  • A partir de ces données nous avons donc réalisé un protocole et une manipulation pour calculer l'épaisseur d'un grain de semoule.
  • Sur une feuille A3, nous traçons un cercle de diamètre 12cm. A l'aide de l'entonnoir, nous versons les grains de semoule afin de recouvrir entièrement la surface du cercle en évitant de les superposer. 

Nous versons tous les grains de semoule présents dans le cercle dans une éprouvette graduée. Nous mesurons le volume Vgrain d'un grain de semoule. Grâce à cette mesure, on peut calculer la hauteur h d'un grain de semoule.

Avec Vgrain = 12cm^3 et R = 6cm.

h= 0.11cm = 1.1 mm

L'ordre de grandeur d'un grain de semoule est 10^-3 m.

Benjamin Franklin était suffisamment intelligent pour trouver ces calculs et parvenir à cette conclusion: la grandeur d'une molécule correspond à 10^-10 m. Pourtant il est resté sur cette expérience moindre, qui n'a aboutie à aucun résultat sauf pour Lord Rayleigh, qui s'est fait un nom dans la science.

Credits:

Created with images by Political Graveyard - "Benjamin Franklin Butler (1818-1893)"

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