Résumé : Recueil des conceptions initiales des élèves. Expérience qui consiste à faire fondre des glaçons en relevant la température. On différencie les éléments qui permettent d'effectuer de bonnes mesures (place du thermomètre, nombre de glaçons, etc.). Tracé de la courbe de fusion de la glace. Formation du brouillard et de la pluie par condensation : observation des gouttes d'eau qui apparaissent sur une plaque froide placée au-dessus d'un récipient rempli d'eau chaude. Notions d'évaporation et de condensation. Bilan intermédiaire sur le cycle de l'eau.
Objectifs :
- Séance 1 : Recueillir les conceptions et connaissances initiales des élèves sur le thème proposé.
- Séance 2 : Montrer qu'il existe un lien entre la température et l'état de l'eau. Tracer un graphe. Utiliser un instrument de mesure : le thermomètre.
- Séance 3 : Faire le point sur l'évaporation : l'eau n'a pas disparu, elle est dans l'air sous forme de minuscules gouttelettes. On peut la faire réapparaître : l'eau invisible se condense au contact du froid.
Matériel :
Séance 2
Par groupe de 4:
3 verres en plastique,
1 bac plastique,
1 thermomètre (-10 °C à 50°C),
de la glace pilée.
Séance 3
Par groupe de 4:
1 bac plastique,
1 plaque de verre,
de l'eau chaude.
Pour la classe :
1 bouteille plastique d'eau congelée,
1 bac rempli d'eau chaude,
des élastiques.
Séance 1 : Questionnement initial
Déroulement :
On peut engager la discussion en posant quelques questions du type : d'où vient l'eau ? (de la pluie, du robinet), où va l'eau ? (dans la terre, dans la mer, dans les égouts). A quoi sert l'eau ? L'enseignant pourra alors noter au tableau les différentes réponses pour faire le bilan.
Utiliser l'énergie du vent pour déplacer un objet.
Séance 2 : L'eau du ciel : la pluie et la grêle
Déroulement :
1 ère expérience :
Les élèves, par groupe, relèvent la température dans les 3 verres en plastique dont ils auront choisi le contenu, par exemple :
- eau,
- eau glace,
- glace pilée ou rien.
A la fin de cette première expérience, l'enseignant fait le bilan des observations en insistant sur la bonne utilisation d'un thermomètre (comment lire la température, position dans le verre,...).
2ème expérience :
L'enseignant demande aux élèves de prendre la température de la glace pilée qui est entrain de fondre, en essayant de faire un relevé continu, et de tracer le graphe correspondant. Il pourra , pour effectuer les relevés, donner le temps par des " tops " toutes les 2 minutes par exemple. L'enseignant pourra noter un palier autour de 0°C , tant qu'il y a de la glace et de l'eau.
Pour les 2 expériences, les élèves pourront utiliser la feuille donnée en annexe ci-dessous pour noter leurs relevés de température et leurs observations.
On obtiendra un graphe du type :
Pour aller plus loin :
En rajoutant du sel dans la glace, on peut mesurer des températures bien inférieures à 0°C . On peut ainsi fabriquer un minicongélateur en s'inspirant de l'une des séquences proposées dans les Insights par exemple. )
Séance 3 : L'eau du ciel : le brouillard et les nuages
Déroulement :
On souhaite observer ce qui se passe sur plaque de verre froide placée au-dessus d'un bac rempli d'eau chaude.
L'enseignant demande aux élèves de prévoir ce qui va se passer puis ils expérimentent et dessinent leurs expériences.
On pourra faire observer la condensation de la vapeur d'eau sur la plaque de verre et relier les observations avec l'apparition de la buée sur les vitres de la classe quand l'air ambiant est humide
Une deuxième expérience peut être montée en parallèle, par l'enseignant dans la classe :
De la condensation se forme sur la bouteille, puis des gouttes d'eau tombent (comme la pluie).
Pour aller plus loin :
Lien avec d'autres situations vécues à la maison : le sèche linge, les flaques d'eau qui disparaissent, les cheveux qui sèchent.
Expliquer le phénomène de rosée le matin, le rôle des océans dans l'évaporation de l'eau.
Annexe
L'eau du ciel : la pluie, la grêle
1 ère expérience :
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1
Contenu du verre :
.............................................
Température (en °C) :
T=...............°C |
2
Contenu du verre :
.............................................
Température (en °C) :
T=...............°C |
3
Contenu du verre :
.............................................
Température (en °C) :
T=...............°C |
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2ème expérience :
Je mesure la température de la glace :
| Température en °C |
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Temps
en minute |
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| Température en °C |
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Temps
en minute |
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| Température en °C |
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Temps
en minute |
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