Simulation de Filtration et séparation

À propos de cette expérience

Installe un entonnoir muni de papier filtre au-dessus d’un bécher récepteur, puis verse un mélange de sel et de sable. Le sel dissous passe avec l’eau, tandis qu’un filtre intact retient le sable. Examine les deux fractions pour comprendre pourquoi un filtrat limpide n’est pas nécessairement de l’eau pure.

Objectifs pédagogiques

Distingue une substance dissoute des particules en suspension.
Établis le bilan de matière entre le mélange initial, le solide retenu et le filtrat.
Compare un filtre intact à un filtre endommagé ou absent.

Comment l’utiliser

1Installe le filtre et verse une partie du mélange. Examine les valeurs affichées pour l’eau, le sel et le sable retenu.
2Termine le versement et vérifie que tout le sel dissous est passé dans le récipient récepteur.
3Recommence avec le modèle en papier déchiré, puis sans papier. Compare la quantité de sable dans le filtrat.
4Modifie les masses initiales, consigne les résultats et vérifie que chaque matière est prise en compte.

Le modèle

m_{s a l t, f i l t r a t e} = f m_{s a l t, 0}

Transfert du soluté dissous

m_{s an d, r e t ain e d} = f η m_{s an d, 0}, m_{s an d, f i l t r a t e} = f (1 - η) m_{s an d, 0}

Bilan particulaire pour la fraction de rétention eta

Hypothèses

Tout le sel sélectionné est déjà dissous, et la densité de l’eau est considérée comme étant de 1 g/mL. La plage de sel sélectionnée est inférieure à sa limite de saturation dans le volume d’eau sélectionné.
Le papier intact retient tout le sable en suspension ; le modèle pédagogique avec du papier déchiré en retient 20 pour cent ; sans papier, rien n’est retenu. Il s’agit de cas de rétention prescrits, et non d’un modèle calibré de la taille des pores.
La progression du transfert correspond à la fraction du mélange initial traitée. Le sel dissous et l’eau se déplacent ensemble. La rétention dans le filtre, l’adsorption, l’évaporation et les variations de la résistance à l’écoulement sont exclues.

À essayer en classe

Q1Comment pourrait-on séparer le sel dissous du filtrat limpide après la filtration ?
Q2Pourquoi un filtre déchiré modifie-t-il la quantité de sable en suspension, mais pas la fraction de sel dissous ?

Foire aux questions

Un filtrat limpide signifie-t-il que toutes les substances, sauf l’eau, ont été éliminées ?

Non. Dans ce modèle, le sel dissous traverse le filtre avec l’eau.

Que reste-t-il dans le mélange initial avant qu’il soit entièrement versé ?

La fraction non traitée contient toujours sa proportion d’eau, de sel et de sable. Le sable retenu ne compte que les particules déjà traitées par le papier.