Les téléphones cellulaires et la physique du popcorn

Peut-on faire du popcorn à partir de téléphones cellulaires? Certains croient que oui. Dernièrement, j’ai vu circuler une vidéo montrant des grains de popcorn éclater lorsque placés tout près de téléphones cellulaires (voir vidéo ci-bas). Il semble que plusieurs personnes s’en inquiètent. A-t-on raison de s’inquiéter?  La vidéo a déjà été démystifiée dans le passé sur d’autres sites, comme sur le site des Débrouillards, mais j’ai pensé ajouter un peu de physique à tout ça.

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Il est impossible d’utiliser quelques téléphones cellulaires pour faire éclater des grains de popcorn. En fait, il faudrait environ 70 000 cellulaires collés sur un grain de popcorn pour le faire éclater en 10 secondes.

Éclatement du popcorn et micro-ondes

Lorsque l'eau dans le popcorn est chauffé, l'eau qu'il contient devient gazeux, ce qui exerce une pression importante (flèches mauves) sur l'enveloppe du popcorn. Le popcorn finit par éclater lorsque la pression devient trop importante.

Lorsqu’un grain de popcorn est chauffé, l’eau qu’il contient se transforme en vapeur, ce qui exerce une pression importante (flèches mauves) sur l’enveloppe du popcorn. Le popcorn finit par éclater lorsque la pression (qui augmente avec la température) devient trop importante.

Les grains de popcorn sont composés principalement d’eau et d’amidon, avec une enveloppe dure. Lorsque les grains chauffent, une partie de l’eau se transforme en vapeur, ce qui fait augmenter la pression à l’intérieur du popcorn. C’est comme lorsque vous faites bouillir de l’eau dans un chaudron et que vous laissez le couvercle : la vapeur pousse le couvercle. Dans le cas du popcorn, c’est l’enveloppe qui retient la vapeur. Puisque le grain devient très chaud, l’amidon fond et prend ainsi une forme liquide. Vers 180 °C, la pression devient trop importante, soit environ 8 fois plus grande que la pression atmosphérique. L’enveloppe cède et le grain éclate. L’amidon est éjecté et sa température diminue rapidement, revenant à l’état solide. Pour les curieuses et curieux, vous pouvez voir un popcorn éclater au ralenti à l’aide d’une caméra ultra rapide.

Pour faire éclater un grain de popcorn, il faut donc le chauffer à une température suffisamment haute. On peut le faire chauffer par exemple dans un four à micro-ondes. Le fonctionnement du four à micro-ondes est simple : les micro-ondes produites dans le four excitent les molécules des aliments en les agitant. Cette agitation se traduit ensuite en chaleur. En fait, la température d’un objet est associée à l’énergie des molécules/atomes qui le composent : plus les molécules/atomes sont agitées, plus la température est élevée. On augmente ainsi la température de l’aliment en faisant vibrer ses molécules avec les micro-ondes.

En fait, les molécules ne sont pas toutes affectées de la même façon par les micro-ondes : seules les molécules polaires telles que l’eau peuvent être affectées par les micro-ondes. Les autres molécules dans la nourriture sont peu ou pas affectées par les micro-ondes. Nous reviendrons sur ce concept dans un prochain billet. Il est surtout important de comprendre que les micro-ondes agissent principalement sur l’eau.

Les téléphones cellulaires émettent aussi des micro-ondes : ces ondes remplacent les fils dans la transmission de l’information. Est-ce que les micro-ondes émises par votre cellulaire peuvent faire éclater un grain de popcorn? En fait, si votre téléphone cellulaire pouvait réellement faire éclater un grain de popcorn (à plus de 180°C), il brûlerait aussi votre peau, car il chaufferait suffisamment l’eau de votre corps. Or, ce n’est pas le cas : vous ne sentez pas la radiation que votre cellulaire émet. Donc il ne peut pas non plus chauffer un grain de popcorn à 180°C.

Votre corps contient une plus grande densité d’eau que le popcorn. Si votre corps n’augmente pas sa température à 180°C, le popcorn ne pourra pas non plus.

Comment fait-on pour faire éclater les grains de popcorn dans la vidéo?

La réponse est simple : c’est un trucage conçu par l’entreprise Cardo. En effet, selon un reportage à CNN, la compagnie aurait produit cette vidéo virale afin de faire la promotion d’un de ses produits. Les grains de popcorn restent en fait sur la table, mais on utilise un logiciel pour les masquer. Les popcorns qui sont propulsés vers le plafond après avoir éclaté sont en fait ajoutés à l’image. On laisse ensuite retomber des vrais popcorns sur la table. On superpose ainsi deux vidéos : 1) l’originale, avec les grains de popcorn qui restent sur la table (mais qui sont masqués) avec des popcorns éclatés qui tombent sur la table; 2) la vidéo contenant le trucage, soit des grains de popcorn qui éclatent et qui sont propulsés vers le plafond.

Le trucage se voit lorsqu’on regarde les ombres générées par les popcorns éclatés. En effet, les popcorns qui viennent d’éclater n’ont pas d’ombre. Seulement ceux qui sont retombés sur la table en ont, tel que montré dans l’image ci-bas.

Deux images consécutives dans la vidéo virales sur le popcorn et les téléphones cellulaires. Les ombres existent seulement pour les popcorns qui sont retombés sur la table, pas pour ceux qui viennent d'éclater.

Deux images consécutives dans la vidéo virale sur le popcorn et les téléphones cellulaires. Les ombres existent seulement pour les popcorns qui sont retombés sur la table, pas pour ceux qui viennent d’éclater.

D’autres vidéos similaires ont été conçues. On peut s’attendre a ce qu’une méthode similaire ait été utilisée. Cependant, une autre approche a été suggérée pour obtenir les mêmes résultats : placer un magnétron (l’élément du four à micro-ondes qui sert à produire les micro-ondes) sous la table (voir vidéo). Cependant, ceci n’est pas recommandé! Il y a des risques importants de brûlures. Si la table contient très peu d’eau, elle ne devrait pas chauffer, mais d’autres éléments autour peuvent être affectés, dont vous.

Comment faire éclater du popcorn avec des cellulaires

Puisque les téléphones cellulaires émettent aussi des micro-ondes, il est théoriquement possible de les utiliser pour faire éclater un popcorn. Pour faire cela, il serait nécessaire que le grain de popcorn soit totalement isolé thermiquement, c’est-à-dire qu’il ne perde pas la chaleur qu’il accumule. Dans le même ordre d’idée, il serait en théorie possible de faire éclater un popcorn en le laissant sous le Soleil tout simplement, à condition qu’il ne perde jamais sa chaleur.

J’ai calculé qu’il faudrait théoriquement au moins 200 heures pour faire éclater un grain de popcorn avec un cellulaire, ou 50 heures avec 4 cellulaires (à condition que le grain soit parfaitement isolé thermiquement).

Si on voulait faire éclater un grain de popcorn en 10 secondes, comme dans la vidéo présentée plus haut, il faudrait utiliser environ 70 000 téléphones cellulaires. Ces téléphones devraient tous être très près du grain de popcorn, soit à quelques centimètres.

Ces résultats ne sont pas réalistes : il est impossible d’isoler parfaitement un grain de popcorn et il est impossible de placer autant de téléphones cellulaires dans un espace restreint. Faire chauffer un grain de popcorn à l’aide de téléphones cellulaires est donc impossible en pratique.

Pour justifier ces résultats, je présente les calculs détaillés à la fin de ce texte. 

Conclusion

Les vidéos de grains de popcorn qui éclatent lorsqu’exposés à des téléphones cellulaires ne devraient donc pas vous inquiéter. Une meilleure compréhension de la physique nous permet de rejeter l’hypothèse de la cuisson par les téléphones cellulaires. Vous pouvez aussi essayer l’expérience par vous-même et ainsi vérifier si la conclusion de ce billet est fondée. 

Les vidéos de ce genre sont tout de même de bons exemples pour justifier la nécessité de garder un esprit sceptique. En effet, il est facile de créer des trucages vidéos de nos jours. Ainsi, pour s’immuniser contre la supercherie, il est nécessaire d’exiger des arguments plus solides que ceux basés sur une simple vidéo qui circule sur Internet.

Vous avec toujours des craintes? Est-ce que les cellulaires pourraient avoir d’autres effets sur le corps? Sont-ils totalement sécuritaires? Nous étudierons cette question dans un prochain billet.

http://www.flickr.com/photos/jakub_hlavaty/2594301926/

Photo par Jakub Hlavaty (distribué avec la licence Creative Commons)

Extra : calculs pour les plus « nerds »

Nous allons tenter de calculer combien de temps il faudrait pour qu’un cellulaire transmette assez d’énergie pour faire éclater un grain de popcorn au point de le faire éclater. Pour éclater, il faut qu’un grain de popcorn atteigne une température d’au moins 180°C. Sa chaleur spécifique est de 1,51J/g °C. On suppose que la chaleur spécifique est constante (nous voulons surtout un ordre de grandeur), bien qu’il est évident qu’elle va changer, surtout avec le changement de phase des éléments. Sa masse moyenne est d’environ 0.15g (mesure personnelle).

Industrie Canada limite la quantité de rayonnement émis par les cellulaires en fonction de la quantité d’énergie absorbée dans les tissus humains par unité de temps. Cette limite est de 1.6W/kg lorsque le téléphone est tenu sur l’oreille. L’absorption d’énergie dans un grain de popcorn sera probablement moindre que dans le cerveau, puisqu’il contient moins d’eau que le cerveau par exemple (autour de 13% pour le popcorn et environ 78% pour le cerveau). Puisqu’il y a environ 5 fois moins d’eau dans le popcorn que dans le cerveau, on peut supposé (en utilisant un modèle linéaire simple comme approximation) que le grain de popcorn absorbera environ 5 fois moins de radiation que le cerveau pour une même masse.

Il faut savoir que la limite d’Industrie Canada est fixée en fonction d’un cellulaire qu’on tient sur l’oreille. Il s’agit d’un maximum sur la puissance  absorbée en moyenne par les tissus humains. La direction dans laquelle on place le popcorn n’est pas nécessairement la même et on ne considère pas explicitement l’effet de la distance. Cependant, cette limite d’Industrie Canada nous donne un ordre de grandeur : sans faire d’expérimentation explicite avec les cellulaires, c’est le seul chiffre qu’on peut utiliser pour l’instant.

Il faut aussi noter que 1.6 W/kg est la limite supérieure. Un téléphone cellulaire n’a pas besoin d’émettre autant en général. Son émission maximale risque de survenir lorsqu’il envoie des données et que les antennes-relais de téléphonie mobile sont loin. Ainsi, le 1.6 W/kg est beaucoup plus important que dans la réalité quotidienne pour la plus grande partie de l’utilisation qu’on fait des cellulaires. Après tout, il s’agit aussi d’une limite maximale, les téléphones cellulaires n’émettent pas tous à cette limite.

Voici les calculs :

  • Un grain de popcorn a besoin d’absorber au moins (180°-25°) × 1,51J/g °C × 0.15g = 35.1J pour pouvoir éclater.
  • Le cellulaire fournira au plus 0.0016 J/s⋅g × 0.15g  ÷ 5 = 0.000048 J/s au grain de popcorn.

Donc, il faudrait au moins 200 heures  (35.1J ÷ 0.000048 J/s ) pour faire éclater le popcorn à l’aide d’un téléphone cellulaire. Si on utilise 4 cellulaires, ce chiffre diminue à 50 heures.

Pour faire éclater le popcorn de cette façon, il faudrait qu’il soit parfaitement isolé, c’est-à-dire qu’il ne perde pas du tout de chaleur. Ceci est impossible. Il accumulerait de la chaleur tellement lentement qu’il la perdrait avant même qu’on puisse mesurer une augmentation de température.

Combien de cellulaires seraient nécessaires pour faire chauffer un popcorn en 10 secondes, comme dans la vidéo? Il faudrait environ 70 000 cellulaires (35.1J ÷ 0.000048 J/s ÷ 10s). Ils devraient être tous collés sur le grain de popcorn, et émettre à la limite de ce que la loi permet.

Il faut aussi ajouter que lorsque le téléphone cellulaire reçoit un appel, il n’a pas à émettre au maximum de sa capacité : il est plutôt passif dans ce cas, car il reçoit un signal plutôt que d’en envoyer. Il émet principalement lorsqu’il est utilisé pour envoyer des données et lorsqu’il est loin des tours de télécommunication.

Le flux d’énergie provenant d’un cellulaire diminue selon 1/r², où r est la distance entre le cellulaire et le point où on mesure le flux. Donc si on multiplie par 10 la distance entre un objet et le cellulaire, on diminue par un facteur 100 la radiation que cet objet reçoit. Donc même s’il y a 70 000 cellulaires dans la même ville, les calculs ici ne s’appliqueraient pas. En effet, on suppose ici que le cellulaire est très près du grain de popcorn. De plus, les objets entre les cellulaires et les grains de popcorn absorberaient une bonne partie de l’énergie émise par les cellulaires.

Nous avons calculé ici un ordre de grandeur. Même si on s’est trompé d’un facteur 2, ou même 10, la conclusion reste la même : il est impossible de faire éclater un popcorn avec un cellulaire.

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Merci à Stéphanie Gagné, Jérome Poulin et Sophie Gagnon pour leur aide à concevoir et corriger ce billet. 

3 réflexions sur “Les téléphones cellulaires et la physique du popcorn

  1. Cette démonstration s’avère très convaincante, basée sur de nombreux faits et des références crédibles. Bravo pour ce bon travail d’explication du phénomène. La cuisson du popcorn, voilà finalement une des très rares choses que ne peut accomplir un téléphone intelligent!

  2. il sont juste pis c est pas vrai que nous pouvontfaire eclater des popcorn avec des telephon tu a raison mais je comprent pas quelque chose enfaite beaucoup de chose mais enfin il faut que tu repon pour que je puisse poser mes queston

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