Expérience du poivre et du savon : la tension superficielle
« Le poivre qui s'enfuit »
- ÂgeDès 5 ans
- Durée12 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Avec cette expérience poivre savon, observe les grains dans une assiette d’eau : une simple touche suffit à les mettre en mouvement. Tu peux réaliser « Le poivre qui s’enfuit » dès 5 ans, avec un adulte dans la pièce qui vérifie le matériel avant et après : comptez 2 minutes de préparation et 10 minutes d’expérience, sur une table protégée.
La question
Pourquoi le poivre s’éloigne-t-il du doigt savonneux ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1 Assiette creuse, de préférence en plastique, d’environ 20 cm de diamètre
- 100 ml Eau à température ambiante
- 1 petite pincée Poivre moulu
- 1 seule goutte Liquide vaisselle
- 1 Coton-tige
L’expérience
- 1
Installe l’assiette propre et bien rincée sur une table protégée par un plateau ou un torchon. Vérifie avec l’adulte qu’il ne reste aucun liquide vaisselle dans l’assiette.
Un reste de produit peut modifier la surface de l’eau avant même le début du test.
- 2
Verse les 100 ml d’eau dans l’assiette. Attends que la surface soit immobile avant de poursuivre.
- 3
Répartis doucement la petite pincée de poivre sur l’eau, en gardant les doigts près de la surface. Laisse les grains se déposer sans remuer l’assiette.
Une couche légère, avec de l’eau visible entre les grains, facilite l’observation.
- 4
Observe la répartition du poivre et dessine la position des grains avant tout contact avec le coton-tige.
- 5
Touche brièvement le centre de la surface avec une extrémité propre du coton-tige, puis retire-la sans remuer. Observe si beaucoup de grains se déplacent ou seulement quelques-uns près du point de contact.
Ce premier essai sert de comparaison : il montre l’effet d’un contact sans liquide vaisselle. - 6
Dépose une seule goutte de liquide vaisselle sur l’autre extrémité du coton-tige, au-dessus de l’assiette. Garde cette extrémité hors de l’eau jusqu’à l’étape suivante.
- 7
Touche le centre de la surface avec l’extrémité portant la goutte, sans l’enfoncer ni remuer. Retire le coton-tige et regarde immédiatement le déplacement du poivre, puis observe encore quelques instants.
Observe depuis le côté de l’assiette : le premier mouvement est généralement très rapide.
- 8
Dessine la nouvelle répartition du poivre et compare les deux contacts. Termine en rangeant le matériel avec l’adulte, puis rince tes mains à l’eau.
Observe
Au départ, de nombreux grains restent à la surface, mais certains peuvent déjà s’enfoncer. Le coton-tige propre provoque surtout une petite perturbation locale : quelques grains peuvent bouger ou s’y accrocher. Avec le liquide vaisselle, les grains de surface s’écartent généralement rapidement du point de contact, laissant une zone centrale plus dégagée. Une partie se rassemble vers les bords, tandis que certains grains peuvent couler. Le mouvement ralentit ensuite ; le poivre n’a pas disparu.
À noter dans ton carnet
- La répartition initiale du poivre : grains dispersés ou petits amas.
- La différence entre le contact propre et le contact avec liquide vaisselle.
- La direction du déplacement : vers le point de contact ou à l’opposé.
- La position finale des grains : surface, bords ou fond de l’assiette.
Comprendre
Le liquide vaisselle diminue la tension superficielle là où il touche l’eau. La surface voisine, dont la tension est encore plus élevée, tire le liquide de surface vers l’extérieur et entraîne les grains de poivre.
Les molécules d’eau s’attirent entre elles. À la surface, leur environnement est différent de celui des molécules entourées d’eau de tous les côtés : augmenter cette surface demande de l’énergie. Cette propriété s’appelle la tension superficielle. On peut imaginer une peau tendue pour comprendre son comportement, mais il ne s’agit pas d’une véritable enveloppe solide.
Le liquide vaisselle contient des substances appelées tensioactifs. Elles se répartissent notamment à la surface de l’eau et en diminuent la tension superficielle. Au moment du contact, la zone près du coton-tige possède donc une tension superficielle plus faible que les zones éloignées, encore peu touchées par le produit.
Cette différence crée un mouvement de surface vers les zones où la tension superficielle est plus élevée. Les grains présents à la surface sont entraînés par ce mouvement : ils rendent visible un déplacement de l’eau que tu distinguerais difficilement autrement. Ce phénomène porte le nom d’effet Marangoni. Le liquide vaisselle ne repousse donc pas directement les grains comme le ferait un objet qui les pousserait.
Le poivre moulu est imparfaitement mouillé par l’eau. La tension superficielle peut ainsi contribuer à maintenir de nombreux grains à la surface, parfois avec de petites poches d’air. Quand le liquide vaisselle facilite leur mouillage et diminue la tension superficielle, certains grains s’enfoncent. Leur comportement dépend aussi de leur taille et de leur forme : tous ne suivent pas exactement le même trajet.
Dans la vie courante, tu peux voir de petites gouttes d’eau former des reliefs arrondis sur une assiette propre. La tension superficielle contribue à cette forme, même si la matière de l’assiette joue aussi un rôle. Ici, une fois le liquide vaisselle davantage réparti, la différence de tension entre les zones diminue et le mouvement s’atténue. Un nouveau contact dans la même eau ne reproduit donc pas forcément le premier résultat.
- Tension superficielle
- Propriété de la surface d’un liquide qui tend à réduire son aire et lui donne un comportement comparable à une peau tendue.
- Tensioactif
- Substance qui peut diminuer la tension superficielle de l’eau ; le liquide vaisselle en contient.
- Effet Marangoni
- Mouvement provoqué par une différence de tension superficielle entre plusieurs zones d’une surface liquide.
- Essai témoin
- Essai de comparaison dans lequel on n’introduit pas le facteur étudié : ici, le contact avec le coton-tige propre.
Nouveau défi : Le mouvement continue-t-il ?
Pendant le même essai, sans rien ajouter, compare la position du poivre juste après le contact savonneux puis après avoir compté lentement jusqu’à vingt. Dessine les deux répartitions. Le déplacement reste-t-il aussi rapide, et tous les grains finissent-ils au même endroit ?
Ranger et jeter
Avec l’adulte, retire autant que possible le poivre avec le coton-tige ou un torchon, puis vide l’eau. Rince soigneusement l’assiette, nettoie la table, essuie immédiatement toute eau renversée et range le liquide vaisselle hors de portée des jeunes enfants.
Poivre récupéré et coton-tige : poubelle des déchets résiduels. Évier : oui pour cette petite quantité d’eau contenant une seule goutte de liquide vaisselle, après retrait du maximum de poivre.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 2 : CP-CE2 ; cycle 3 : CM1-6e. Adaptable dès 5 ans avec des observations principalement orales.
- Notion
- Propriétés de la matière, observation d’une interface entre l’eau et l’air et découverte qualitative de la tension superficielle. La notion est abordée par ses effets observables, sans formalisme.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à des observations.
- Suivre un protocole en respectant des quantités et des consignes.
- Comparer un essai témoin à un essai où un facteur change.
- Communiquer un résultat par un dessin et une explication orale ou écrite.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez cinq groupes de cinq avec, par groupe, une assiette creuse, 100 ml d’eau, une petite pincée de poivre, un coton-tige et une seule goutte de liquide vaisselle. Prévoyez 2 minutes de préparation, 10 minutes d’expérience puis environ 8 minutes de mise en commun. Distribuez les rôles : réalisation, observation du centre, observation des bords, dessin et compte rendu. Décalez les contacts savonneux entre les groupes pour pouvoir vérifier le geste et la quantité ; un seul élève manipule par groupe. Faites comparer les observations, y compris les différences entre groupes, sans présenter chaque grain comme devant suivre un trajet identique.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit distinguer le contact propre du contact savonneux et expliquer que le poivre est entraîné par un mouvement de surface lié à une différence de tension superficielle. Au cycle 2, une formulation comme « le liquide vaisselle change la surface de l’eau, qui entraîne le poivre » convient.
Questions fréquentes
Pourquoi le poivre bouge-t-il à peine chez nous ?
Vérifiez que l’assiette a été soigneusement rincée : un reste de liquide vaisselle peut diminuer la tension superficielle avant le test. Une couche trop dense de poivre rend aussi le mouvement moins lisible. Le coton-tige doit toucher la surface, sans remuer l’eau. Pour un nouvel essai, repartez avec une assiette rincée et les mêmes quantités, sans augmenter la dose de produit.
Cette expérience montre-t-elle comment le lavage des mains fonctionne ?
Pas directement : les grains de poivre ne représentent pas fidèlement les micro-organismes. Vous observez ici un déplacement à la surface de l’eau, provoqué par une différence de tension superficielle. Lors du lavage des mains, les tensioactifs aident notamment à détacher les salissures grasses, et le rinçage les emporte. Cette démonstration ne permet pas de mesurer l’efficacité d’un lavage.
Pourquoi utiliser un coton-tige plutôt qu’un doigt ?
Le coton-tige permet de déposer le produit en un point précis tout en limitant son contact avec la peau. Ses deux extrémités permettent aussi de comparer un contact propre et un contact avec liquide vaisselle. Vous évitez ainsi que des traces présentes sur les doigts perturbent le premier essai. Le coton-tige reste réservé à cette manipulation puis est jeté.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 55 phrases relues une à une, dont 16 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
