Connaissances
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Capacités
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Exemples d'activités
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Les changements d'état de l'eau, approche phénoménologique
Que se passe-t-il quand on chauffe ou refroidit de l'eau (sous pression normale) ?
[École primaire : fiche 1, états de la matière et changements d’état, cycles 2 et 3] |
Les états physiques de l'eau.
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Illustrer les trois états physiques de l’eau par la buée, le givre, le brouillard, les nuages.
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Activité documentaire relative à la météorologie et à la climatologie (formation des nuages, humidité de l’air…).
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Propriétés spécifiques de chaque état physique de l’eau :
- forme propre de l'eau solide (glace) ;
- absence de forme propre de l'eau liquide ;
- horizontalité de la surface libre de l’eau ;
- compressibilité et l’expansibilité de la vapeur d’eau qui occupe tout le volume qui lui est offert.
Les changements d’état sont inversibles.
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Identifier et décrire un état physique à partir de ses propriétés.
Respecter sur un schéma les propriétés liées aux états de la matière (horizontalité de la surface d’un liquide…).
Réaliser, observer, schématiser des expériences de changements d’état.
Utiliser le vocabulaire spécifique aux changements d’état : solidification, fusion,
liquéfaction, vaporisation.
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Mise en évidence expérimentale de
- la forme propre des solides ;
- l’absence de forme propre des liquides, de l’horizontalité de leur surface libre ;
- la compressibilité et l’expansibilité des gaz.
Expériences de changements d’état.
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Cycle de l’eau.
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Activité documentaire : retour sur le cycle de l’eau. |
Unités de volume et de masse 1 L = 1 dm3 ; 1 mL = 1 cm3.
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Maîtriser les unités et les associer aux grandeurs correspondantes.
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La masse de l L d'eau est voisine de l kg dans les conditions usuelles de notre environnement.
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Mesurer des volumes avec une éprouvette graduée ; mesurer des masses avec une balance électronique.
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Transvasement d'eau.
Recherche documentaire :
- est-ce un hasard si un litre d’eau pure a pour masse un kilogramme ?
- en quoi, le système métrique représente-t-il un progrès ?
[B2i)]
Mise en oeuvre d’expériences montrant la proportionnalité entre une masse et le volume correspondant d’eau liquide pour amener le fait qu’un litre d’eau liquide a une masse voisine de 1 kg (tableau et/ou graphique et/ou tableur).
Mise en évidence de la dispersion des mesures.
Activité expérimentale :
comment savoir si un liquide incolore est ou non de l’eau ?
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Lors des changements d’état la masse se conserve et le volume varie.
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Prévoir ou interpréter des expériences en utilisant le fait que le changement d’état d’un corps pur sous pression constante se fait sans variation de masse mais avec variation de volume.
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Fusion de la glace accompagnée d’une pesée avant et après la fusion.
Exercice « expérimental » :
la fusion des icebergs ferait-elle monter le niveau des océans ?
Qu’en est-il de la fusion des glaciers ?
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Recherche documentaire :
- un effet de l’augmentation du volume de l’eau qui gèle : rupture des canalisations d’eau, barrières de dégel…
- le méthanier : intérêt de liquéfier le méthane.
[B2i]
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Nom et symbole de l’unité usuelle de température : le degré Celsius (°C).
Un palier de température apparaît lors d’un changement d’état pour un corps pur.
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Utiliser un thermomètre, un capteur pour repérer une température.
*Tracer et exploiter le graphique obtenu lors de l’étude du changement d’état d’un corps pur.
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Congélation de l'eau et suivi de l'évolution de la température (éventuellement avec l’ordinateur).
[B2i]
Comparaison avec la même expérience faite avec de l'eau très salée.
[B2i]
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L’augmentation de la température d’un corps pur nécessite un apport d’énergie.
La fusion et la vaporisation d’un corps pur nécessitent un apport d’énergie.
La température d’ébullition de l’eau dépend de la pression.
Températures de changements d’état de l’eau sous pression normale.
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Observer l’influence de la pression sur la température d’ébullition de l’eau.
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Chauffage d'eau liquide obtenue par distillation et suivi de l'évolution de la température de l'eau, réalisation de l'ébullition.
Étude du changement d'état d'un corps pur autre que l'eau (la solidification du cyclohexane par exemple).
Réalisation de l'ébullition sous pression réduite (fiole à vide et trompe à eau ou seringue).
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[Thème : Énergie ; Météorologie et climatologie (cycle de l’eau) ; Pensée statistique ; Sécurité (ébullitions
et la manipulation du cyclohexane ; techniques de chauffage)]
[Histoire des sciences : révolution française et système métrique]
[SVT : magma en 4ème]
[Mathématiques : grandeurs et mesures, proportionnalité, représentation graphique de données]
[Technologie : mesures et contrôles]
[Géographie : L’eau sur la Terre] |