L'évaporation de l'eau des flaques

Dans ce document, un enseignant rapporte le déroulé d’une séquence d’activités qu’il a menée en classe - réactions des élèves, difficultés rencontrées, conseils aux autres enseignants... Ces témoignages peuvent être utiles à la fois dans le cadre de la préparation d’une séquence ou activité de classe, ou servir de matière aux enseignants pour construire leurs propres activités de classe.

Ces témoignages ont été réalisés par des enseignants  de l'école élémentaire de Charréard (Rhône).

Notions et connaissances travaillées : Identifier les trois états de la matière et observer des changements d’états; identifier un changement d’état de l’eau dans un phénomène de la vie quotidienne.

Déroulé : Après avoir constaté que l'eau des flaques disparaissait petit à petit, les élèves mettent en place des expériences pour tenter de comprendre le phénomène impliqué : avec des récipients identiques fermés ou non, placés à différents endroits, de forme différente... en ne faisant varier qu'un seul paramètre à la fois.

Message à emporter : L'eau liquide en contact avec l'air se transforme petit à petit en autre chose (un gaz) : elle s'évapore. Au contact avec une vitre très froide, elle peut redevenir liquide (de la buée).

Vocabulaire : buée; brouillard; fumée; vapeur d'eau; surface libre étanche

Activités des élèves : Observations, expériences, compte rendu d'expériences, expérimentation, organisation des données, discussion de groupe

Scénario pédagogique :

Premier témoignage :

Situation déclenchante

Il a plu. Il y avait des flaques d'eau dans la cour et maintenant il n'y en a plus. Les vêtements étaient mouillés et maintenant ils sont secs.
« Comment cela s'est -il passé ? »

Discussion en grand groupe pour exprimer les idées préalables

Propositions obtenues :

« L'eau des flaques s'est envolée. »
« Le soleil a séché l'eau. »
« Le vent a séché les vêtements. »

Faire évoluer vers un dispositif expérimental :

« On voudrait savoir dans quelle(s) condition(s) l'eau sèche plus vite et ce qu'elle devient quand elle disparaît. »
« Comment peut-on faire pour le savoir ? »
« Quelles expériences faire et quelles observations faire ? »

Recherche en groupe pour obtenir des idées d'expériences à faire

Discussion dans chaque groupe
Propositions des élèves devant la classe

Exemples :
- Prendre plusieurs récipients et y mettre de l'eau ;
- Les boucher avec un couvercle ou un bouchon ou avec un film étanche ou ne pas les boucher
- Les placer à différents endroits (à côté du radiateur, dans le placard, dans la cour )
- Faire expliciter ce que les élèves pensent. Que va-t-il se passer suivant les cas ?
(prévision de l'effet du couvercle, de la température)

Séance 2 : Organiser les recueils de données

Un tableau des différentes expériences est rempli par les groupes. Les prévisions et les explications sont décrites (s'arranger pour qu'il y ait une diversité des conteneurs et des conditions de stockage).
Le rythme des observations est défini (deux fois par jour).
Un planning est fait pour organiser les observations par des responsables :
- Faire définir ce qui pourra être repéré ou mesuré si les élèves n'ont pas prévu de procédure. «Comment verra-t-on si de l'eau est partie ?»
- Proposer de repérer le niveau avec une marque par exemple sur l'extérieur d'un récipient transparent ou une graduation en papier collé si aucune procédure valide n'est proposée par les élèves.
- Faire les expériences prévues, noter sur le cahier d'expériences les observations avec les heures et les dates.

Séance 3 : Rendre compte des observations ; les confronter

Observations des élèves : « L'eau part plus vite sur le radiateur ou au contraire dehors, elle part plus vite dans les grandes assiettes »« L'eau ne part presque pas si le récipient est fermé par un couvercle » « Il y a des gouttes qui se forment sous le film étanche. »

- Faire énoncer des explications possibles pour ce qui est observé.
- Mettre en relation avec la situation introductive ;
- « Qu'est-ce qui est pareil ? »
- « Qu'est ce qui est différent ? »

Passer à un plan d'expérimentation

Proposer de faire des comparaisons plus précises en regardant un seule cause possible de variation à la fois ; Pour cela, faire énoncer les causes possibles identifiées par les élèves (« surface libre », température, fermeture du récipient)

- Chaque groupe a 3 récipients identiques avec la même quantité d'eau et place chaque récipient dans un lieu différent.
- La « surface libre » des récipients diffère selon les groupes (certains ont des assiettes, d'autres des carafes)
- Certains groupes ont des récipients du même type que d'autres mais ils mettront un bouchon ou un couvercle.

Faire noter sur le cahier d'expériences ce qui est commun et ce qui est différent, les prévisions et les justifications des prévisions.
Faire noter les expériences faites par le groupe, avec des schémas, et les constats. Vérifier que le type de récipients, le lieu, la présence ou non d'un couvercle, l'heure et la date d'observation sont correctement indiqués.

Séance 4

Mettre en commun les observations

Observations des élèves :
- « Plus il fait chaud, plus l'eau part vite. »
- « Plus l'eau est étalée, plus elle part vite. »
- « L'eau part plus vite s'il n'y a pas de couvercle. »
- « S'il y a un couvercle ou un film étanche, il y a des gouttes d'eau qui s'y forment. »

Etre à l'écoute des propositions pour des expériences complémentaires

« Plus il fait chaud, plus l'eau part vite ce qui conduit à faire bouillir l'eau. »
(pour ces raisons, prendre toutes les précautions nécessaires pour la sécurité des élèves)

Observations faites :
- « Petites bulles et dégagement de "fumée" au-dessus du récipient. »
- « Grosses bulles dans l'eau, l'eau part complètement et il y de la buée sur les vitres. »

Interprétation proposée :
- « La vapeur d'eau se forme quand on chauffe l'eau. »
- « Elle voyage dans l'air et forme de la buée en se refroidissant sur la vitre. »

Enoncer ce qu'on a appris

- Aider à la reformulation ( évaporation, chaleur)
- Faire noter sur le cahier

Revenir à la situation de départ...

... et à d'autres situations de la vie courante où on voit de la buée, du brouillard, de la fumée et où on constate des situations de séchage.
Faire interpréter en se servant de ce qu'on a appris.

Le mot du maître

Étalement de ce travail sur 4 à 5 semaines avec 4 séances longues (1h environ) et des séances plus courtes pour les observations et la communication.
Au CE1, peut-on arriver à des conclusions, plus précises, plus conceptuelles voire "scientifiques" ?

Difficultés rencontrées :
Le 1er déclencheur proposé ( le linge qui sèche) a été abandonné au profit du 2ème (les flaques dans la cour)qui permet de passer plus facilement à l'expérimentation en classe.
Il est plus facile pour les enfants de voir l'eau dans les flaques que de voir l'eau dans un vêtement mouillé.
Difficultés à pouvoir vérifier expérimentalement toutes les hypothèses de départ.
Difficultés liées au nombre d'élèves au même moment en situation expérimentale.
Difficultés liées aux niveaux de connaissance des enfants.

Le cahier d'expériences :
- problèmes liés à l'écrit des enfants de cet âge.
- difficultés pour schématiser. Il a fallu consacrer un temps spécifiquement à ce problème.
- questionnement du maître sur la tenue du cahier d'expériences : Faut-il corriger ce cahier?
- quelle place faut-il laisser à ce qui est personnel par rapport à ce qui est collectif ou imposé ?

Second témoignage (proposé par Mme Darde, Haute Garonne).

Situation déclenchante

Ce jour là, en EPS sur le plateau de sport, impossible de jouer avec les balles de tennis à cause des flaques d'eau.
Deux jours plus tard, retour sur le plateau : les flaques ont disparu.
Où est passée l'eau ?

Situation-problème : L'eau des flaques de la cour a disparu. Qu'est devenue cette eau ?

Explications fournies par les élèves

• « L'eau est rentrée dans le sol. »
• « L'eau a disparu dans l'air : c'est comme quand on étend du linge pour le faire sécher. »
• « Le soleil a séché les flaques. »

Expériences proposées par les élèves

• Plonger deux torchons dans l'eau - ne pas essorer le premier (qui mouillera le sol)
  - bien essorer le deuxième (qui ne gouttera pas)
• En classe, placer de l'eau dans des récipients en verre ou en plastique et observer le niveau chaque jour.

Expériences réalisées en classe

Matériel : tee-shirts; eau; récipients en verre et en plastique de formes différentes

Expérience 1

Déroulement

• Un tee-shirt est essoré (pas de goutte sur le sol)
• Un tee-shirt n'est pas essoré (l'eau tombe sur le sol)

Constatation : Le lendemain, les deux tee-shirts sont secs

Conclusion : Les enfants concluent : « Effectivement, une partie de l'eau est partie dans le sol, mais l'autre s'est évaporée. »

Expérience 2

Déroulement

• Mettre une même quantité d'eau dans trois récipients de taille et de forme différentes
• Indiquer par un repère le niveau de l'eau

Le mot du maître : Les enfants n'ont pas utilisé de repères pour les récipients 2 et 3. Les jours suivants des repères ont été marqués.

Résultats

Conclusion : L'eau n'a pu "s'échapper" dans le sol donc elle s'est "échappée" dans l'air mais elle n'est plus liquide. Elle a changé et est devenue autre chose. Elle s'est évaporée.

Prolongement

Définition du mot évaporation
Notion d'état gazeux

Schématisation proposée par la maîtresse

Le mot du maître

Ces expériences ont conduit les enfants à se poser d'autres questions. 

• Pourquoi l'évaporation a-t-elle été plus rapide dans le récipient 3 que dans les autres?
• La température de la classe a eu, selon eux, une incidence sur la vitesse d'évaporation. Ils ont proposé de chauffer de l'eau dans une casserole pour montrer que, dans ce cas, l'évaporation était encore plus rapide.