mardi 24 juin 2014

Les changements d'états

Ecole du Lac, classe de CM2 de Mme Agbemele (Grenoble)
Simon Carrière et Aimie Moulin


Objectifs globaux:

• Connaître les trois états de l’eau et les changements d’états associés
• Connaître les températures de fusion, de solidification, et d’ébullition.
• Savoir qu’il y a conservation de la masse et non conservation du volume
• Emettre des hypothèses, mettre en œuvre une expérience, réaliser des schémas.
Matériel : Boite sur les changements d'états du CREST (https://iufm-crest.ujf-grenoble.fr/crest/ )

Séance 1 : Introduction et fusion de la glace


Objectifs de la séance:
- Connaître du vocabulaire spécifique : fusion, état solide et état liquide.
- Etre capable de définir les états solide et liquide de l’eau.
- Trouver les facteurs qui ont un effet sur les changements d'états.

Questionnement:
Diaporama sur les états de l'eau pour recueillir les conceptions des élèves sur le sujet. Où trouve t'on de l'eau? Quels sont les différents états qu'ils connaissent?
Trouve-t-on ces états dans la nature?

Comment la glace devient-elle de l’eau? Que se passe-t-il lors de ce changement?
Comment peut-on faire fondre un glaçon? Et comment peut on faire pour obtenir la température à laquelle il fond?

Formulation d'hypothèses:  
Les élévent note les résultats qu'ils pensent obtenir. Réflexion en groupe sur l'expérience à mettre en place selon le matériel disponible.

Expérience
Fonte d'un glaçon. Durant l'expérience, chronomètrer et relever la température toute les 3min. Dessiner régulièrement ce que vous voyez.

Schéma d'éléve au début et à la fin de l'expérience sur la fusion


Trace écrite:
Au début, l’eau est sous forme de glace. Lorsque la température atteint les 0°C, cette glace devient progressivement de l’eau. Lorsque toute la glace est devenue de l’eau, la température augmente de nouveau. Ce passage de la glace à l‘eau liquide est un changement d’état appelé fusion.


Séance 2 : La température de solidification


Objectifs de la séance:
- Connaître la température de solidification et repérer qu’il s’agit d’une température constante.
- Conservation de la masse lors des changements d'états.

Partie 1:

Questionnement: Quel expérience peut on faire pour savoir comment la masse évolue lors du passage de l'état solide (glaçon) à l'état liquide (eau)?

Hypothèse: sur le devenir de la masse après la fonte du glaçon.

Expérience: Mettre un glaçon sur la balance, le peser et le laisser fondre dans le pot de confiture.Noter la valeur et repeser le pot une fois que le glaçon a fondu.

Partie 2:

Questionnement
Nous avons vu comment l'eau se transforme en glace. Comment pourrions nous obtenir de l’eau solide à partir d’eau liquide? A quelle température cela va-t-il se faire? Que va-t-on observer?

Hypothèse: 
Chaque éléve note ses hypothèses sur son cahier. Réflexion en groupe sur l'expérience à réaliser.

Expérience: 
On utilise un tube à essai avec un peu d'eau et un thermomètre pour relever la température. Déposer le tous dans un mélange réfrigérant (glace pilée+sel) dans un pot de confiture. 
Les éléves relévent la température toutes les minutes et schématisent l'expérience au début, après 5 minutes et à la fin.


Schéma d'éléve au début et à la fin de l'expérience pour l'expérience sur la solidification

Tableau de relevé de température d'un éléve pour l'expérience sur la solidification

Trace écrite:
Lorsque la température atteint les 0°C, cette eau devient progressivement de la glace. Lorsque toute l’eau est devenue de la glace, la température diminue de nouveau. Ce passage de l’eau liquide à la glace est un changement d’état appelé solidification. Lors de ce changement d’état, il y a conservation de la masse et augmentation du volume.

Séance 3 : La vaporisation de l'eau


Objectifs de la séance:
- Connaître du vocabulaire spécifique: vaporisation, ébullition, évaporation, condensation.
- Découvrir que l'eau ne disparaît pas mais s'évapore.
- Découvrir que la température d’ébullition reste constante et proche de 100°C.

Questionnement:
Que devient l’eau du linge ou du sol mouillé ? Imaginer une expérience pour vérifier ces hypothèses. Quelques élèves viennent expliquer leur schéma. Diffuser les photos des expériences sur l’évaporation pour entamer une discussion avec les élèves.

Expérience en classe:
avec une plaque chauffante, un plat transparent et un couvercle pour observer la buée. Les élèves viennent relever la température indiquée par le thermomètre deux par deux régulièrement. Il la reporte au tableau dans un tableau de la température en fonction du temps.
Il note aussi ce qu'il observe (ébullition, buée,..)
Schéma d'éléve pour l'expérience sur la vaporisation

Trace écrite:
Le changement d'état de l'eau liquide à l'état gazeux (vapeur) s'appelle la vaporisation. Cette transformation se fait à température constante de 100°C .
  

Séance 4 : Restitution des connaissances (effectuée par la maitresse, cf document 1)

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