Questions aux experts

Qu'il a raison et qu'il a de bonnes idées. Que ce qui se passe est que le fait de brûler transforme un gaz O2 qui permet de brûler en un autre C02qui ne le permet pas (on ne peut pas respirer dans du CO2).
Attention, savoir si c'est du CO2 (qui éteint) qui est produit, ou bien de l'O2 (qui fait brûler) qui est consommé est une affaire de sophistes grecs.

"Un enfant a émis l'hypothèse que lorsqu'une flamme s'éteint (quand elle se consume dans un bocal) c'est parce que la flamme produit un gaz qui provoque son extinction. Que dois-je lui répondre ?"

Oui et non! En brûlant, la matière en question consomme l'oxygène présent. Sans oxygène, un des combustibles (l'autre étant la substance enflammée), la combustion ne peut plus continuer. Donc, la flamme s'éteint s'il n'y a plus d'oxygène. Toutefois, dans certaines conditions, sans assez d'écoulement local d'air, il peut rester de l'oxygène mais qui est séparé de la flamme par une "couverture" de produits de combustion, notamment le dioxyde de carbone si la substance enflammée est organique, c.a.d contient du carbone. Si la flamme n'est pas très grande, il n'y a pas beaucoup de convection (brassage d'air dû aux différences de température), et étant donné que le dioxyde de carbone est plus dense que l'air (plus lourd par unité de volume), le récipient se remplit a partir du bas avec ce gaz. Lorsqu'il atteint le niveau de la flamme, il "pousse" l'air, contenant l'oxygène, vers le haut, empêchant le contact nécessaire pour la combustion. Notons que l'effet est passif ; le dioxyde de carbone n'éteint pas la flamme par une action directe. (Des questions de diffusion mutuelle des gaz (des mélanges air/dioxyde de carbone) interviennent également, mais il ne faut pas trop compliquer la question !).

J'ai refait l'expérience cet été. J'ai mesuré les volumes des bocaux en les pesant avec une bonne vieille balance Roberval, d'abord vides puis remplis d'eau. J'ai pris une bougie (blanche, type anniversaire) et j'ai mesuré le temps de combustion. J'approchais le bocal pas tout à fait au dessus de la bougie, la coiffant au moment où l'on me donnait un "top". Je ne disposais que d'une montre avec trotteuse centrale, mais en refaisant 2 ou 3 fois chaque mesure, on vérifie que la dispersion n'est pas trop grande. Pour les petits bocaux, la précision est évidemment moins grande, car cela correspond à des temps de l'ordre de 1 ou 2 secondes. De plus, pour les petits volumes, à cause de la présence de la bougie, le volume effectif est inférieur au volume mesuré (avec la balance...). Compte tenu des dispositifs de l'expérience et de la mesure du temps, on ne constate pas d'écart notable à la linéarité.
Donc c'est le protocole expérimental qu'il faut sans doute surveiller, pour les faibles volumes (en particulier, étanchéité du contact bocal/table).

En fait, le résultat a priori imprévu, c'est que j'ai trouvé une pente nettement plus faible que celle de l'école. Ils obtenaient 4,3 s par 100 cm3, et moi seulement 2,5 s. Et l'on imagine ainsi qu'il n'y a pas que de l'acide stéarique pur dans les bougies, mais d'autres additifs, selon l'usage souhaité pour la bougie, qui conduisent à des consommations de dioxygène différentes ; je pars en effet de l'hypothèse (raisonnable) que la composition de l'air est identique dans l'Yonne et dans le département où se trouve l'école...
Conclusion : dans cette expérience, le type de bougie est aussi un paramètre. Cela n'empêche pas le temps de combustion de dépendre linéairement du volume du bocal, dans tous les cas.