Une expérience conçue pour la maison ou la classe montre comment le temps et la température affectent la diffusion.
Les œufs marinés ou marinés sont appréciés par les cultures du monde entier. Il existe des œufs marinés à la betterave rouge des Pays-Bas de Pennsylvanie, des œufs marinés à l’allemande avec une forte dose de moutarde et des recettes asiatiques à base de vinaigre de riz et de sauce soja, pour n’en citer que quelques-unes.
La base de toute recette consiste à faire mariner des œufs durs dans du vinaigre ou de la saumure, ce qui fait durcir les œufs en saturant suffisamment les blancs d’œufs par diffusion. Dans American Journal of Physicspublié au nom de l’American Association of Physics Teachers par AIP Publishing, des chercheurs de l’université de Nebraska-Lincoln ont eu l’idée de démontrer le fonctionnement de la diffusion de manière simple et quantifiable.
“Nous voulions développer une expérience pour les lycéens et les étudiants en STEM (science, technologie, ingénierie et mathématiques) afin de leur montrer comment la diffusion fonctionne d’une manière visuelle simple et de nous assurer que l’expérience était facile à réaliser à la maison afin que les enfants puissent apprendre la diffusion par eux-mêmes”, a déclaré le co-auteur Carson Emeigh.
Comparaison de la pénétration du colorant dans les blancs d’œufs à différentes températures. Crédit : Carson Emeigh, Hyeonggeun Luke Bak, Dilziba Kizghin et Haipeng Zhang.
Sous l’effet de l’énergie thermique, la diffusion se produit lorsque des atomes, des molécules ou d’autres particules se répandent dans un fluide (air ou liquide) au fil du temps, du point de concentration le plus élevé au plus bas. La diffusion est largement étudiée pour une myriade d’applications, des moteurs d’avion au développement de médicaments.
Dans leur expérience, les chercheurs ont comparé les niveaux de pénétration du colorant alimentaire rouge dans les blancs d’œufs durs pelés à trois températures différentes : température du réfrigérateur (40 F), température ambiante (70 F), et dans un four à convection froid (140 F).
Chaque œuf a été retiré de la solution à un moment prédéterminé (une heure, trois heures, cinq heures, huit heures ou 24 heures), coupé en deux avec un coupe-œuf et imagé. Un appareil photo numérique sur un trépied a été placé au-dessus de la boîte à lumière.
L’étude a démontré qu’à chaque intervalle de temps croissant, le colorant se diffusait plus profondément dans le blanc d’œuf, la diffusion se produisant plus rapidement à des températures plus élevées.
L’expérience peut être simplifiée pour la maison ou la salle de classe en utilisant une casserole ou une mijoteuse au lieu d’un four à convection, et les œufs peuvent être préparés à l’avance, afin que les étudiants puissent effectuer toutes les mesures en même temps. Les mesures manuelles de la distance de pénétration peuvent remplacer la méthode d’imagerie. Une sauce soja ou une marinade au choix des élèves peut être utilisée à la place de la solution de colorant alimentaire, ce qui permet aux élèves de “goûter” les différences de diffusion.
Référence : “Œufs marinés : An engaging quantitative demonstration of diffusion” par Carson Emeigh, Hyeonggeun Luke Bak, Dilziba Kizghin, Haipeng Zhang et Sangjin Ryu, 23 mars 2022, American Journal of Physics.
DOI : 10.1119/5.0062178
