Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2. Auteur
H. CARLI
Objectif
Connaître les phénomènes de changement d'état de l'eau (solidification, fusion, vaporisation, liquéfaction). Connaître les facteurs liés ç ces changements d'état.
Graphique État De L Eau Chaude
Le phénomène s'appelle la fusion. Pendant toute la période de changement d'état, la température de l'eau est 0°C. 2
Vaporisation et liquéfaction
Connaître les phénomènes de vaporisation et de liquéfaction
45 minutes (5 phases)
Graphiques
1. Hypothèses pour la vaporisation | 10 min. | recherche
Demander de refléchir à un protocole d'expérience pour expliquer la passage de l'état liquide à l'état gazeux. Expliquer un protocole avec récipient rempli d'eau que l'on met au congélateursur une lpaque chauffante avec un thermomètre pour suivre l'évolution de la température dans le temps. Expérimentation - la vaporisation | 10 min. | recherche
Distribuer le graphique correspondant à la vaporisation. Demander aux élèves d'interpréter le graphique: augmentation de la température de l'eau jusqu'à 100°C, puis palier pendant le changement, on observe que l'eau bout. Ensuite, lors que l'eau est entièrement sous forme de vapeur, augmentation de la température. Graphique état de l'eau et des milieux. 3. Bilan sur la vaporisation | 10 min. => Le passage de l'état liquide à l'état gazeux se fait en chauffant l'eau.
Graphique État De L'eau Adour
• Expérience
Pour étudier la fusion de l'eau, on plonge un tube
à essais contenant de la glace (constituée
d'eau pure) dans de l'eau chaude, et on opère de la
même manière que pour l'étude de la
solidification: la température est
mesurée régulièrement en utilisant un
thermomètre électronique et un
chronomètre. • Montage
On réalise le montage dont le schéma est
représenté ci-dessous:
Doc. 5. Montage pour l'étude de la
fusion de l'eau. • Mesures
Doc. 6. Résultats des mesures. Ces résultats permettent de
tracer la courbe montrant l'évolution de la
température au cours du temps ( doc. 7). Doc. 7. Évolution de la
température au cours du temps. • Observations On observe qu'au contact de
l'eau chaude, la température de la glace
augmente. Lorsque la température atteint 0 °C, elle
cesse temporairement d'augmenter et l'eau liquide
apparait. Les deux états de l'eau liquide - Sciences et Avenir. Tant que la glace n'a pas entièrement fondu, la
température reste égale à
0 °C. Sur le graphique, ce phénomène correspond
à la portion de droite horizontale que l'on
appelle palier de température ( doc.
Graphique État De L'eau Et Des Milieux
8). La température ne recommence à augmenter que
lorsque toute l'eau est à l'état liquide. Doc. Graphique état de l'eau adour. 8. Palier de température. • Conclusion
Lorsque l'eau pure solide subit une fusion, sa
température est de 0 °C, et cette
température reste constante jusqu'à ce que
toute la glace se soit transformée en eau
liquide. On dit que la température de fusion de l'eau
est de 0 °C. Lorsque la glace et l'eau liquide coexistent, la
température est de 0 °C: la fusion et
la solidification de l'eau se font à
température constante.
"Il y a un semblant d'organisation dans ces conditions extrêmes, détaille Anders Nilsson, de l'université de Stockholm (Suède), premier auteur de l'étude. L'eau, soumise à la plus basse pression, possède une structure similaire à la glace, dite hexagonale, mais très déformée, et qui permet la mobilité des molécules. Solidification et fusion de l'eau pure - Maxicours. À plus haute pression, l'organisation perdure à peu près mais l'espace entre les molécules est plus faible. " La différence de densité entre les phases atteint en effet 20%, ce qui explique que l'une flotterait au-dessus de l'autre. "Ces deux phases ont été prédites par des simulations dès les années 1990, commente Laurent Michot, du laboratoire Physicochimie des électrolytes et nanosystèmes interfaciaux (CNRS/Sorbonne université). Des tentatives plus ou moins abouties pour les observer ont eu lieu ces trois dernières années, mais aucune ne démontre leur existence de manière aussi irréfutable, et élégante. " Une impulsion laser recrée des conditions extrêmes
Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont envoyé une impulsion laser infrarouge de 10-1 0 seconde sur des échantillons de glace.
Hypothèses pour la solidification | 10 min. | recherche
Revoir les trois états physiques de l'eau qui sont: liquide, solide et gazeux. Demander de refléchir à un protocole d'expérience pour expliquer la passage de l'état liquide à l'état solide. Les noter au tableau. Discussion collective pour valider ou non les protocoles. Expliquer un protocole avec récipient rempli d'eau que l'on met au congélateur avec un thermomètre pour suivre l'évolution de la température dans le temps. Faire le schéma au tableau. Graphique état de l eau chaude. 2. Expérimentation - la solidification | 10 min. | recherche
Distribuer le graphique correspondant à la solidification. Le faire coller dans le cahier. Demander aux élèves d'interpréter le graphique: diminution de la température de l'eau jusqu'à 0°C, puis palier pendant le changement. Ensuite, lors que l'eau est entièrement sous forme solide, diminution de la température. 3. Bilan sur la solidification | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation
Discussion autour du graphique, mise en commun des analyses des élèves.
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