Qu’est ce que c’est des sables mouvants, comment et où se forment-ils ?

 

  Les sables mouvants sont composés de sable fin, d'eau salée et d'argile. Ils apparaissent sur des zones sablonneuses riches en eau salée. Cette quantité d’eau salée est assez importante pour séparer les grains de sable et les mettre en suspension. Ces grains de sable vont ensuite être stabilisés par l’argile.

  Nous avons décidé de créer des sables mouvants artificiels à partir de sable, d'argile et d'eau salée pour démontrer en quoi ils peuvent présenter un danger pour l'Homme.

 

 

Hypothèse :

 

  Le sable peut former un mélange trompeur et être dangereux dans certaines conditions.

 

 

Matériel :

 

- 1 bécher de 1000 mL

- 1L d'eau salée NaCl avec une concentration massique de 50g/L

- Argile

- Sable

- Agitateur Magnétique

- Aimant 

 

 

Protocole :

 

  Nous avons besoin d'une concentration molaire de 2mol/L d'eau salée.

  Nous allons donc calculer la concentration molaire de notre solution de départ.

 

Données : M(Na)=23,0 g/mol

                  M(Cl)=35,5 g/mol

                  m(sel)= 50g

 

n(initiale) = 0,85 mol

 

  Donc dans notre solution de départ (1L) il y a 0,85 mol.

  Nous avons besoin d'une solution de concentration molaire de 2 mol/L. Nous devons donc calculer la quantité de sel présente dans la solution finale.

 

m = n x M

    = 2 x (23+35,5)

    =  117g

 

  A cette masse nous avons soustrait les 50g de sel déjà dissous dans la solution :

 

117 – 50 = 67g

 

  La quantité de sel à rajouter est 67g.

 

  Dans le becher de 1000 mL nous avons mélangé 50% du volume total d’eau salée, 40% du volume total de sable, et pour finir nous avons completé avec 10% d’argile.

 

 

 

 

               

 

 

                                                                                                                                 sable 

 

                                                                          argile

 

 

 

  Maintenant que nous avons crée nos sables mouvants artificiels, nous allons plonger un aimant dans le mélange. Puis nous allons répéter l'expérience en plaçant le bécher sur un agitateur magnétique.

 

 

Observations :

 

Expérience 1 : Nous observons qu'en absence de mouvement, l'aimant (qui joue le rôle du cobaye ) ne s'enfonce qu'à moitié.

Expérience 2: En mettant en marche l'agitateur magnétique, cela fait couler de plus en plus l'aimant.

 

 

 

 

 

 

 

 

      Dans l'expérience 2, 

l'aimant coule jusqu'au fond du 

bécher. 

 

 

 

 

 

 

Explications :  

 

  Les sables mouvants forment un mélange visqueux qui au repos paraît solide. Cependant la structure formée par les grains de sable et l’argile est fragile, il suffit donc d’un petit choc ou d’une pression ( telle que le poids d’une personne ) pour rendre le milieu visqueux.

  En effet les sables mouvants ont la propriété des mélanges thixotropiques, c’est à dire, à la moindre pression une structure solide en apparence se liquéfie.

  Comme nous l’avons vu précédamment, les grains de sable sont en suspension dans l’eau, et du fait de leur espacement les liaisons entre eux sont fragiles. Quand une force est exercée les liaisons se cassent, la structure se brise et l’individu s’enfonce selon sa densité et sa superficie.

  Dans le cas de l’experience 2, on a simulé un individu qui bouge dans les sables mouvants en essayant de s'en sortir. Or ses mouvements détruisent les liaisons entre les molécules, et les molécules d’argile se tassent vers le fond. Le sable devient alors comme du ciment.

  Cependant il est impossible de se noyer dans des sables mouvants. Le principe de la Poussee d’Archimede est “ Tout corps plongé dans un liquide reçoit une force qui s’exerce de bas en haut, dont l’intensité est égale au poids du volume d’eau deplacé”. En d’autres mots, plus le corps s’enfonce, plus grand devient le volume d’eau deplacé et plus la poussée est importante. Par consequent le corps a de plus en plus de difficulté à s’enfoncer. La densité du corps humain étant inférieure à celle des sables mouvants, une personne ne peut pas se noyer.

 

 

Conclusion :

 

  Ici, le sable au repos a l’apparence d’un solide tandis qu’après un choc il devient liquide, c’est en effet un mélange trompeur. Dans cette situation il peut être dangereux, cependant nous devons nous rendre compte à quel point, grâce à l’argile, à l’eau et au sel, le sable devient remarquable.