Matière et matériaux

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1 Matièr t matériaux

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3 Bloc 1 : Un univrs d particuls Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Théori particulair Ls six postulats d la théori particulair d la matièr : 1. Tout matièr st composé d particuls. Bin qu cs particuls n aint jamais été obsrvés, l êtr humain a la pruv qu lls xistnt : lls prmttnt d xpliqur ls changmnts d état t d mass volumiqu. Ctt théori fait parti du modèl d la matièr. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. Tout port à croir qu un particul d glac, un particul d au t un particul d vapur d au sont idntiqus, malgré ls conditions xtériurs auxqulls lls sont soumiss. Touts ls particuls d un mêm substanc pur ont un mêm composition, un mêm configuration t un mêm mass, qul qu soit lur état. Par xmpl, touts ls particuls d fr sont smblabls. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. La particul d un substanc st différnt d la particul d tout autr substanc. Par xmpl, un particul d aluminium st différnt d un particul d nickl. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. L volum d tout objt st composé d baucoup plus d spac vid qu d particuls. Ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits dans un solid t plus vasts dans un gaz. L application d un prssion put réduir l spac ntr ls particuls d gaz; l volum st alors diminué, car la prssion rapproch ls particuls. Ls solids t ls liquids sont moins comprssibls, car ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits; mais si on appliqu un prssion suffisant, ils sront légèrmnt comprimés. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. L amplur du mouvmnt dépnd d la tmpératur, car l énrgi ds particuls augmnt au mêm rythm. Puisqu ls particuls d au à la surfac d un étang s déplacnt dans tous ls sns, un crtain nombr vont inévitablmnt s séparr t s éloignr d l étang. C n st qu au zéro absolu (à nviron!273 /C) qu ls particuls n ont théoriqumnt aucun énrgi, donc aucun mouvmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 93

4 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. (Il arriv qu cs forcs soint contrés par d autrs forcs qui mpêchnt la matièr d s ffondrr complètmnt.) C phénomèn montr qu ls solids sont plus rigids t plus dnss qu ls liquids t qu ls liquids sont plus dnss qu ls gaz. Ls particuls d un solid sont plus rapprochés qu clls d un liquid ou d un gaz. L solid sra l plus dns, car ss particuls, plus rapprochés, subissnt un plus grand forc d attraction. Un solid st donc rigid. Pour liquéfir un solid, il st nécssair d fournir d l énrgi aux particuls pour réduir ls forcs d attraction. C st la raison pour laqull un changmnt d état d solid à liquid qui s opèr à un tmpératur fix rquirt d la chalur. L mêm princip s appliqu pour vaporisr un liquid. Ls changmnts d état d la matièr La théori particulair stipul, ntr autrs, qu la matièr st formé d particuls toujours n mouvmnt. Plus on fournit d énrgi thrmiqu à la matièr, plus ls particuls bougnt vit. Dans ls liquids, ls particuls sont un pu plus éloignés qu dans ls solids. La forc d attraction st un pu moins grand, prmttant aux particuls d glissr aisémnt ls uns sur ls autrs. C st la raison pour laqull un liquid put coulr t épousr la form du contnant dans lqul il s trouv. Plus l liquid coul lntmnt, comm la mélass, plus il y a d friction ntr ls particuls. Dans ls gaz, ls particuls sont très éloignés. La forc d attraction ntr lls st très faibl, ls particuls ayant tndanc à prndr tout l spac disponibl. C st la raison pour laqull il faut utilisr un couvrcl lorsqu on ntrpos un gaz, sinon il s répand à l xtériur du contnant. Un gaz a tndanc à s diffusr, sa concntration dvnant la mêm partout. Lorsqu on ouvr un contnant qui contint un gaz, sa concntration st très fort autour du contnant. Plus on s éloign du contnant, plus la concntration diminu, dvnant la mêm partout dans la sall, puisqu ls particuls d gaz s diffusnt assz rapidmnt. Au momnt d un changmnt d état, il y a un augmntation ou un diminution d l énrgi thrmiqu. Ls changmnts d état sont ls suivants : Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid) 94 Scincs t tchnologi, 7 anné

5 Cart sémantiqu du domain Vous trouvrz la cart sémantiqu n format Smart Idas ainsi qu n format pdf dans l cd qui accompagn c modul. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc l concpt d particuls t la théori qui l sous-tnd. D plus, ll ou il utilis ss connaissancs d la théori particulair pour miux comprndr l agncmnt t l mouvmnt ds particuls à chacun ds états. Ensuit, l élèv appliqu ss connaissancs acquiss pour xpliqur ls changmnts d état dans ds applications d son quotidin. Matièr t matériaux Bloc 1 95

6 Vocabulair du bloc liquid forc d attraction boul antimit solid théori particulair postulat gaz particul matièr intrstic particul différnt mouvmnt sublimation particul idntiqu mouvmnt incssant évaporation changmnt d état liquéfaction condnsation vaporisation fusion solidification congélation sublimation substanc pur substanc changmnt d état Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont d la difficulté à appliqur ls postulats d la théori particulair pour xpliqur ls résultats d lur xpérimntation. Il st donc important d donnr plusiurs xmpls pour établir ds lins ntr la théori t la pratiqu. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; utilisr ds banqus d donnés spécialisés, ds indx, ds bibliographis, ds moturs d rchrch t ds navigaturs Wb pour fair l travail dmandé; présntr, à l aid d un présntation élctroniqu, l diagramm d l annx 3 à l oral ou à l écrit; xpliqur ls notions appriss à un ou à un partnair ou à un parnt. Nots d planification Ls élèvs auront bsoin d un rliur à annaux ou d un couvrtur d présntation avc un rliur à attachs (Duo-Tang) pour insérr ls annxs t d un cahir à rliur contnant ds fuills lignés pour lur journal scintifiqu. Résrvr la sall d ordinaturs, s assurr d avoir accès au logicil Corl Prsntations t à un projctur multimédia. S assurr d avoir un copi du fichir mm7bloc1.shw (sur l cédérom). S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 5. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Préparr ls éprouvtts pour l activité d obsrvation. Pour chaqu équip d dux, préparr trois éprouvtts : la prmièr contnant un boul d papir d aluminium, la duxièm, un liquid t la troisièm, du parfum. Mttr un bouchon sur chaqu éprouvtt. Dux smains avant l xpérinc, placr ds cubs d glac au congélatur t sortir ds bouls antimits d lur boît. L jour précédant l bloc 1, achtr ds bouls antimits fraîchs t mttr ds cubs d glac au congélatur. 96 Scincs t tchnologi, 7 anné

7 Matéril Pour l group-class ds objts aux trois états d la matièr, soit liquid, solid t gazux (p. x., bomb aérosol, boutill d au, sucr, sl, pièc d monnai, morcau d bois, jus, ballon d baudruch gonflé, livr, boutill d propan d camping (vid), lait) désodorisant d air n aérosol bouls antimits (fraîchs t xposés à l air dpuis dux smains) cubs d glac (frais t dans l congélatur dpuis dux smains) Pour chaqu élèv cisaux coll Pour chaqu équip d dux support à éprouvtt trois éprouvtts avc bouchons papir d aluminium n ptit boul parfum liquid (p. x., au coloré, jus, lait) Médias élctroniqus Diaporama n format présntation pour ls six postulats d la théori particulair (mm7bloc1.shw) Sits pour la rchrch d imags Googl Imags AltaVista Imags Francité - Imags Annxs Annx 1A : Ju d association : la théori particulair Annx 1B : Ju d association : la théori particulair Corrigé Annx 2A : Activité d obsrvation : ls états d la matièr Annx 2B : Activité d obsrvation : ls états d la matièr Corrigé Annx 3A : Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Annx 3B : Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Corrigé Annx 4A : Ls changmnts d état d la matièr Annx 4B : Ls changmnts d état d la matièr Corrigé Annx 5A : Évaluation formativ Annx 5B : Évaluation formativ Corrigé Matièr t matériaux Bloc 1 97

8 Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 15 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Présntr aux élèvs divrs objts rprésntant ls trois états d la matièr, soit liquid, solid t gazux (p. x., bomb aérosol, boutill d au, sucr, sl, pièc d monnai, morcau d bois, jus, ballon d baudruch gonflé, livr, boutill d propan d camping (vid), lait). Invitr ls élèvs à suggérr ds idés pour trouvr c qu il y a d commun à tous cs objts qui smblnt différnts. Accptr touts ls réponss ds élèvs n ls ncouragant à s srvir d lur imagination. Après qulqus minuts, si ls élèvs n ont pas mntionné ls particuls, lur xpliqur qu c qu il y a d commun à tous cs objts t à tout c qui ls ntour, c st qu ils sont composés d particuls invisibls à l œil nu. Ajoutr qu, bin qu tout matièr soit composé d particuls, ll put êtr divisé n trois groups : ls solids, ls liquids t ls gaz. Écrir, au tablau, ls mots solid, liquid t gaz. Modlag Fair un modlag, dvant ls élèvs, du classmnt d qulqus objts présntés précédmmnt. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à classr chacun ds objts présntés au début d la mis n situation slon son état t ls ncouragr à justifir lurs choix. Fair ds commntairs aux élèvs t ls invitr à présntr ls caractéristiqus dont lls t ils s sont srvis pour classr ls objts. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. 98 Scincs t tchnologi, 7 anné

9 Expérimntation : 125 minuts La théori particulair Présntr aux élèvs ls six postulats d la théori particulair d la matièr n utilisant la présntation mm7bloc1.shw. Fair rssortir, à l aid d chacun ds xmpls d la présntation, l ssntil d chacun ds postulats. Posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu un substanc pur? Qu st-c qu un intrstic? Qu st-c qu un forc d attraction? Dmandr aux élèvs d résumr ls six postulats d la théori dans lur journal scintifiqu n vrsion papir ou élctroniqu. Pour chacun ds postulats, dmandr aux élèvs d trouvr un illustration t d la collr dans lur journal scintifiqu. Proposr aux élèvs d utilisr ds sits spécialisés pour la rchrch d imags dans Intrnt. Fair un rtour n qustionnant ls élèvs sur lur travail. Distribur un définition ds postulats d la théori particulair (voir Référntil à la fin du bloc). Rmttr à chaqu élèv l annx 1A ainsi qu ds cisaux t d la coll. Expliqur aux élèvs qu lls t ils doivnt associr ds xmpls à chacun ds postulats d la théori particulair. Pour c fair, lls t ils doivnt d abord découpr ls carts d la prmièr pag, puis ls collr aux bons ndroits dans l tablau d la duxièm pag. Modlag Fair l prmir xmpl avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d associr ds xmpls à chacun ds six postulats d la théori particulair. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Connaîtr t comprndr ls six postulats d la théori particulair. Commnt j m y prnds? J découp ls carts d la prmièr pag. J lis un cart t j m assur d comprndr c qu ll signifi. J ssai d m srvir d mots clés qui m aidront à associr la cart à un postulat. J tnt d placr la cart au bon ndroit sans la collr. J rlis ls postulats, au bsoin. Matièr t matériaux Bloc 1 99

10 J fais d mêm pour ls autrs carts. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ls associations un fois d plus pour m assurr qu il n y a pas d autrs réponss possibls. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs d fair l activité n équips d dux. Circulr dans la sall d class t répondr aux qustions, s il y a liu. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xrcic. Fair un rtour sur l activité n invitant ls élèvs à justifir, à tour d rôl, un xmpl à l oral. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Écrir ls mots particul, théori particulair, intrstic, postulats, énrgi, attraction, matièr, particuls idntiqus, particuls différnts t mouvmnt sur la grand cart sémantiqu. Ls trois états d la matièr Posr aux élèvs la qustion suivant : Quls sont ls trois états d la matièr? Vaporisr un pu d désodorisant d air dans la sall class t posr aux élèvs la qustion suivant : Pourquoi, après qulqus minuts, pouvz-vous sntir l odur du désodorisant d air à l arrièr d la sall d class malgré qu il ait été vaporisé à l avant d la sall d class? Informr ls élèvs qu lls t ils vont fair un activité d obsrvation pour tntr d xpliqur l comportmnt d un substanc à chacun ds états n utilisant la théori particulair. Formr ds équips d dux. Rmttr, à chaqu équip d dux, l matéril nécssair pour l activité d obsrvation : un support à éprouvtt, trois éprouvtts avc bouchons, du papir d aluminium n ptit boul, du parfum, un liquid (p. x., au coloré, jus, lait). 100 Scincs t tchnologi, 7 anné

11 Rappl d sécurité Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc nécssitant l utilisation d produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu d l au, manipulation d solid n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Rmttr l annx 2A à chaqu équip d dux. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu dvz-vous fair? Quls sont ls postulats d la théori particulair? Modlag Modélisr l utilisation du plan d qustionnmnt pour la prmièr qustion. Dmandr aux élèvs d utilisr l plan d qustionnmnt pour répondr aux autrs qustions d l annx. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à fair ls obsrvations d l annx 2A t à répondr aux qustions individullmnt. Circulr dans la sall d class pour assurr la sécurité ds élèvs t la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Lur laissr l tmps d fair ls obsrvations t d répondr aux qustions. Fair un rtour sur l activité d obsrvation n faisant un mis n commun. Dmandr aux élèvs d n rin ffacr t d apportr ds changmnts à lurs réponss avc un stylo d un autr coulur. Lur rapplr d insérr l annx 2A dans lur rliur à annaux d scincs. Écrir ls mots solid, liquid t gaz sur la grand cart sémantiqu. Matièr t matériaux Bloc 1 101

12 Ls changmnts d état d la matièr Présntr aux élèvs ds cubs d glac frais t ds cubs d glac qui étaint au congélatur dpuis dux smains. Présntr aussi d nouvlls bouls antimits t ls bouls antimits qui ont été xposés à l air durant dux smains. (Vous pouvz utilisr d autrs xmpls d changmnt d état si vous n pouvz fair cux-ci, par xmpl fair bouillir d l au.) Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qull st la différnc ntr ls substancs fraîchs t ls substancs d dux smains? Slon toi, à quoi put-on attribur cs différncs? Expliqur aux élèvs qu la matièr put changr d état. Dans c cas-ci, la matièr st passé d l état solid à l état gazux sans passr par l état liquid. On appll c phénomèn la sublimation. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls différnts changmnts d état d la matièr. Écrir, au tablau, l nom ds changmnts à msur qu ls élèvs ls nommnt ou n donnnt un xmpl. Si ls élèvs éprouvnt d la difficulté, utilisr l xmpl d l au pour ls aidr à comprndr. Distribur un copi d l ncadré ci-dssous (référntil). Lir nsmbl t fair surlignr ls mots importants. Dmandr aux élèvs d collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid) Rmttr l annx 3A aux élèvs. Lir ls consigns avc ls élèvs t lur posr ds qustions pour s assurr qu lls t ils comprnnnt la tâch. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu st-c qu tu as compris d la consign? Qu signifi l xprssion changmnt d état? 102 Scincs t tchnologi, 7 anné

13 Modlag Fair un prmir xmpl d changmnt d état avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à utilisr ls noms ds changmnts d état tls qu ils sont écrits au tablau t à ls écrir sur ls bonns flèchs du diagramm d l annx 3A. Encouragr ls élèvs à trouvr ds illustrations (p. x., n utilisant ds sits spécialisés pour la rchrch d imags dans Intrnt) rprésntant dux changmnts d lur choix t à ls collr sur l diagramm d l annx 3A. Corrigr après l activité pour s assurr qu ls élèvs ont placé ls trms aux bons ndroits t qu lls t ils ont choisi ds illustrations appropriés. Qustionnr ls élèvs pour s assurr qu lls t ils différncint bin ls changmnts d état. Invitr ls élèvs à ajoutr l annx 3A dans lur rliur à annaux d scincs. Rmttr l annx 4A aux élèvs. Lir ls miss n situation avc ls élèvs t lur posr ds qustions pour s assurr qu lls t ils comprnnnt la tâch. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qul st l état d la substanc avant l changmnt? Qul st l état d la substanc après l changmnt? Modlag Fair l prmir xmpl d changmnt d état avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Pratiqu autonom Donnr du tmps aux élèvs individullmnt pour qu lls t ils rmplissnt l tablau t répondnt aux qustions. Fair un rtour sur l tablau ds xmpls d changmnts d état n faisant un mis n commun ds réponss du tablau. Dmandr aux élèvs d n rin ffacr t d corrigr lurs réponss avc un stylo d un autr coulur. Invitr ls élèvs à insérr l annx 4A dans lur rliur à annaux d scincs. Matièr t matériaux Bloc 1 103

14 Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qu il st important d rtnir d lur apprntissag. Fair un rvu du bloc à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 15 minuts Invitr ls élèvs à rédigr un qustion sur un fuill au sujt d la matièr d c bloc. Ramassr ls qustions t ls mttr dans un sac d papir. Pigr ls qustions l un après l autr t ls posr sous form d ju-qustionnair au groupclass. Évaluation formativ : 15 minuts Rmttr l annx 5A aux élèvs. Lir ls qustions d l annx avc ls élèvs pour qu lls t ils ls comprnnnt bin. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 5A lorsqu ls élèvs l auront trminé t n fair l évaluation formativ n y écrivant ds commntairs. 104 Scincs t tchnologi, 7 anné

15 Annx 1a Ju d association : la théori particulair Découp ls carts t coll-ls aux bons ndroits dans l tablau d la pag suivant. L argnt t l or sont dux métaux préciux. Dans un morcau d bois, il y a plus d spacs vids qu d particuls d cllulos. Ls solids, ls liquids t ls gaz sont tous formés d particuls. Ls particuls d l air sont plus agités au cours d un journé chaud qu d un journé froid. Il st plus difficil d fndr un morcau d bois qu d séparr un liquid n dux. Ls particuls formant la glac, l au t la vapur d au sont touts idntiqus. Il st facil d comprimr un gaz parc qu il y a baucoup d spac ntr ls particuls. Mêm si un cub d glac smbl rigid, il y a quand mêm un mouvmnt d ss particuls. C st l attraction ds particuls qui prmt à la coll d joindr dux morcaux d bois. L cuivr conduit miux l élctricité qu l fr. Lurs particuls n ont pas ls mêms propriétés. L papir d aluminium t un canntt d boisson gazus sont fabriqués avc l mêm métal. Nous vivons dans un univrs d particuls. Matièr t matériaux Bloc 1 105

16 Postulat d la théori particulair Prmir xmpl Duxièm xmpl Tout matièr st composé d particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 106 Scincs t tchnologi, 7 anné

17 Annx 1b Ju d association : la théori particulair Corrigé Postulat d la théori particulair Prmir xmpl Duxièm xmpl Tout matièr st composé d particuls. Ls solids, ls liquids t ls gaz sont tous formés d particuls. Nous vivons dans un univrs d particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. L papir d aluminium t un canntt d boisson gazus sont fabriqués avc l mêm métal. Ls particuls formant la glac, l au t la vapur d au sont touts idntiqus. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. L argnt t l or sont dux métaux préciux. L cuivr conduit miux l élctricité qu l fr. Lurs particuls n ont pas ls mêms propriétés. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. Il st facil d comprimr un gaz parc qu il y a baucoup d spac ntr ls particuls. Dans un morcau d bois, il y a plus d spacs vids qu d particuls d cllulos. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Ls particuls d l air sont plus agités au cours d un journé chaud qu d un journé froid. Mêm si un cub d glac smbl rigid, il y a quand mêm un mouvmnt d ss particuls. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Il st plus difficil d fndr un morcau d bois qu d séparr un liquid n dux. C st l attraction ds particuls qui prmt à la coll d joindr dux morcaux d bois. Matièr t matériaux Bloc 1 107

18 Annx 2a Activité d obsrvation : ls états d la matièr 1. Indiqur l état d la substanc dans chacun ds éprouvtts. Éprouvtt Substanc État 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum Attntion : Dans l éprouvtt 3, on s intérss aux vapurs d parfum t non au parfum liquid. 2. Qu obsrv-t-on n c qui concrn la form d la substanc n inclinant ou mêm n invrsant chacun ds éprouvtts? Éprouvtt Substanc Form 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum 3. Rmttr ls éprouvtts sur l support. Enlvr l bouchon d chaqu éprouvtt. Indiqur ls substancs qui s échappnt d l éprouvtt. Éprouvtt Substanc La substanc s échapp-t-ll d l éprouvtt? 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum 108 Scincs t tchnologi, 7 anné

19 4. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la boul d papir d aluminium gard sa form t n s échapp pas d l éprouvtt? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 5. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull l au prnd la form d l éprouvtt t n s échapp pas? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 6. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la vapur d parfum rmplit l éprouvtt au complt t s n échapp? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 109

20 7. Qul postulat d la théori particulair prmt d rgroupr touts cs substancs? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 8. Qul postulat d la théori particulair prmt d différncir touts cs substancs? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 9. Qul postulat d la théori particulair prmt d xpliqur qu l parfum liquid prnd pu d spac dans l éprouvtt, alors qu la vapur d parfum prnd tout l rst d l spac t put s répandr dans la sall d class? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 110 Scincs t tchnologi, 7 anné

21 Annx 2b Activité d obsrvation : ls états d la matièr Corrigé 4. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la boul d papir d aluminium gard sa form t n s échapp pas d l éprouvtt? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 5. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull l au prnd la form d l éprouvtt t n s échapp pas? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 6. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la vapur d parfum rmplit l éprouvtt au complt t s n échapp? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 7. Qul postulat d la théori particulair prmt d rgroupr touts cs substancs? Postulat : Tout matièr st composé d particuls. 8. Qul postulat d la théori particulair prmt d différncir touts cs substancs? Postulat : Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 9. Qul postulat d la théori particulair prmt d xpliqur qu l parfum liquid prnd pu d spac dans l éprouvtt, alors qu la vapur d parfum prnd tout l rst d l spac t put s répandr dans la sall d class? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Matièr t matériaux Bloc 1 111

22 Annx 3a Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Rmplis l diagramm ci-dssous à l aid ds noms ds changmnts d état qu ton nsignant ou ton nsignant a écrit au tablau lors du rmu-ménings. Ajout ds illustrations (p. x., tirés d Intrnt) pour dux changmnts d état d ton choix. Insèr ctt annx dans ton journal scintifiqu. Gaz Solid Liquid 112 Scincs t tchnologi, 7 anné

23 Annx 3b Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Corrigé Rmplis l diagramm ci-dssous à l aid ds noms ds changmnts d état qu ton nsignant ou ton nsignant a écrit au tablau lors du rmu-ménings. Ajout ds illustrations (p. x., tirés d Intrnt) pour dux changmnts d état d ton choix. Matièr t matériaux Bloc 1 113

24 Annx 4a Ls changmnts d état d la matièr Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Améli fait bouillir d l au. L au d l étang smbl disparaîtr dans l air. Philipp utilis un désodorisant d air. Ds gouttltts d au s formnt sur la surfac xtériur d la cantt après l avoir sorti du réfrigératur. 114 Scincs t tchnologi, 7 anné

25 Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état La taill ds icbrgs diminu au fil ds siècls. Rogr utilis d l or liquid pour moulr ctt bagu. Du givr s form sur la surfac intériur d la fnêtr d la chambr d Frédéric. Nancy mt ds cubs d glac sur l comptoir. Arian utilis un pistolt à coll chaud. Matièr t matériaux Bloc 1 115

26 Annx 4b Ls changmnts d état d la matièr Corrigé Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Liquid Gazux Vaporisation/ évaporation Améli fait bouillir d l au. Liquid Gazux Vaporisation/ évaporation L au d l étang smbl disparaîtr dans l air. Solid Gazux Sublimation Philipp utilis un désodorisant d air. Ds gouttltts d au s formnt sur la surfac xtériur d la cantt après l avoir sorti du réfrigératur. Gazux Liquid Condnsation 116 Scincs t tchnologi, 7 anné

27 Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Solid Liquid Fusion/liquéfaction La taill ds icbrgs diminu au fil ds siècls. Liquid Solid Solidification Rogr utilis d l or liquid pour moulr ctt bagu. Liquid Solid Sublimation Solidification/ congélation Du givr s form sur la surfac intériur d la fnêtr d la chambr d Frédéric. Nancy mt ds cubs d glac sur l comptoir. Solid Liquid Fusion/liquéfaction Solid Liquid Fusion/liquéfaction Arian utilis un pistolt à coll chaud. Matièr t matériaux Bloc 1 117

28 Annx 5a Évaluation formativ 1. En partant d l imag d la cuisin ci-dssus t d ta cuisin à la maison, détrmin cinq changmnts d état qui pourraint s y produir. Exmpl État avant l changmnt État après l changmnt Changmnt d état 118 Scincs t tchnologi, 7 anné

29 2. Qul postulat d la théori particulair pourrait xpliqur ls situations suivants? a. Lorsqu tu vrss du sabl dans l au, tu pux voir ls dux substancs. b. L au t la glac sont formés ds mêms particuls. c. Si j chauff un ballon d baudruch, son volum augmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 119

30 Annx 5b Évaluation formativ Corrigé 1. En partant d l imag d la cuisin ci-dssus t d ta cuisin à la maison, détrmin cinq changmnts d état qui pourraint s y produir. Ls xmpls puvnt varir. Voici ds réponss possibls : Exmpl État avant l changmnt État après l changmnt Changmnt d état fair bouillir d l au liquid gazux évaporation au sur l vntilatur gazux liquid condnsation placr du jll-o dans l réfrigératur liquid solid solidification fair déglr d la soup solid liquid liquéfaction 120 Scincs t tchnologi, 7 anné

31 placr ds fuills d pot-pourri dans un bol pour chassr l odur du biftck solid gazux sublimation 2. Qul postulat d la théori particulair pourrait xpliqur ls situations suivants? a. Lorsqu tu vrss du sabl dans l au, tu pux voir ls dux substancs. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. b. L au t la glac sont formés ds mêms particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. c. Si j chauff un ballon d baudruch, son volum augmnt. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Matièr t matériaux Bloc 1 121

32 Référntil Théori particulair Ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. L particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux. Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid. Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid. Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid. Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid). 122 Scincs t tchnologi, 7 anné

33 Bloc 2 : Solutions t mélangs Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Substanc pur Il y a substanc pur lorsqu touts ls particuls sont idntiqus dans un composé. Un substanc pur put êtr formé d élémnts ou d moléculs. Par xmpl, un lingot d or st un substanc pur parc qu touts ss particuls sont ds atoms d or. L au st aussi un substanc pur parc qu touts ss particuls sont ds moléculs d H O. Solution ou mélang homogèn Un solution st formé n mélangant dux substancs, soit n dissolvant un soluté dans un solvant. Par xmpl, un solution d au sucré st formé d sucr t d au, l soluté étant l sucr t l au étant l solvant. Si l soluté s dissout dans l solvant, c st parc qu ls particuls du solvant t du soluté s attirnt. Un mélang st homogèn ou dvint un solution si sa composition ntièr st uniform à l intériur d un sul phas. L solvant l plus utilisé st l au, d où vint son appllation d solvant univrsl. Si l mélang homogèn laiss passr la lumièr, on dit qu il st limpid. Lorsqu un mélang st formé d dux métaux, on dit qu il st homogèn. Par xmpl, l cuivr t l zinc formnt un alliag qu l on appll l laiton. Un solution n st pas nécssairmnt liquid. Par xmpl, l air form un mélang à l état gazux formé d azot, d oxygèn t d gaz carboniqu. Mélang mécaniqu ou hétérogèn Dans un mélang hétérogèn, il n y a pas d solvant ou d soluté, car il n y a pas d dissolution. Ls différnts composants du mélang formnt ds phass visibls. Ls particuls sont désorganisés; lls puvnt dmurr n suspnsion ou s déposr au fond du mélang. Ells n sont pas nécssairmnt répartis uniformémnt dans l mélang. La vinaigrtt st un bon xmpl d mélang hétérogèn : l huil n s dissout pas dans l au t ls assaisonnmnts s déposnt au fond lorsqu on la laiss rposr. L fait d agitr la vinaigrtt prmt d rmttr tmporairmnt n suspnsion ls particuls du mélang hétérogèn. Trminologi propr aux solutions t aux mélangs Concntration : Mass d un soluté dissout dans un volum donné d solvant à un tmpératur donné. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. 2 Solubilité : Mass d soluté qui, dissout dans un volum donné d solvant, form un solution saturé à un crtain tmpératur. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Matièr t matériaux Bloc 2 123

34 Dissolution : Opération qui consist à mélangr un soluté dans un solvant. Ls particuls du solvant attirnt ls particuls du soluté. Un solution s form lorsqu ls particuls du soluté rncontrnt clls du solvant, d sort qu ls forcs d attraction xrcés provoqunt lur réaménagmnt t qu ls particuls du solvant ntournt clls du soluté. C procédé put êtr très rapid comm il put êtr très lnt. L volum d un solution put êtr infériur à la somm du volum d ss composants à caus d la réduction d l spac ntr ls particuls. Dans un mélang mécaniqu, l volum d la solution t d ss composants n chang pas. Crtains facturs influncnt la solubilité t ls ffts d dissolution ds différnts solutés dans ls solvants. Lorsqu un soluté st ajouté à un solvant, qull qu soit la duré d agitation, l surplus s déposra au fond du contnant. La théori particulair d la matièr stipul qu l au chaud possèd plus d énrgi qu l au froid. La formation d un solution nécssit habitullmnt d l énrgi. L énrgi d l au chaud décompos plus rapidmnt l soluté n plus ptits particuls, prmttant aux particuls du solvant d ls ntourr. Pour qu un solid puiss s dissoudr dans un liquid, ss particuls doivnt brisr lurs lins t s associr aux particuls du liquid. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv réalis qu ll ou il put utilisr la théori particulair pour xpliqur ls solutions t ls mélangs. D plus, ll ou il manipul différnts solutions t différnts mélangs t réalis lur importanc dans son quotidin. Ensuit, l élèv rconnaît ls propriétés ds solvants t ds solutés. Vocabulair du bloc solution soluté solvant mélang homogèn suspnsion volum mélang mécaniqu mélang hétérogèn solution saturé dissoudr dissolution concntration phas solubilité dilution sédimnté insolubilité distinct() mass d soluté Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs confondnt souvnt ls trms solubilité, dissolution, dilution, concntration, solvant t soluté. Il st important d bin définir cs trms t d donnr plusiurs xmpls. 124 Scincs t tchnologi, 7 anné

35 Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; présntr oralmnt t par écrit ss rchrchs t ss découvrts à la suit d xpérincs; utilisr l ordinatur pour fair ds compt rndus t ds diagramms prndr t nrgistrr ds msurs avc la précision qui s impos; rcuillir, intrprétr t organisr ds donnés sous form d graphiqus dans un logicil d traitmnt d donnés; lir ds donnés présntés sous divrss forms; établir ds inférncs logiqus ou scintifiqus n s basant sur l énoncé d un problèm; s xprimr avc clarté, aisanc t assuranc n utilisant l vocabulair approprié. Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 5. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un laboratoir d informatiqu t à Intrnt. Préparr six bchrs contnant ls concntrations suivants : 200 ml d au t 0,5 g d prmanganat d potassium 200 ml d au t 1 g d prmanganat d potassium 200 ml d au t 1,5 g d prmanganat d potassium 200 ml d au t 2 g d prmanganat d potassium 200 ml d au t 2,5 g d prmanganat d potassium 200 ml d au t 3 g d prmanganat d potassium * On pourrait rmplacr l prmanganat d potassium par ds cristaux d boisson aux fruits. Matéril Pour l group-class cristaux d prmanganat d potassium* trois vrrs dont dux ptits proxyd d hydrogèn à 3 % (s n procurr à la pharmaci) morcau d carton noir ou opaqu six bchrs d 250 ml d au 10,5 g d prmanganat d potassium* contnants vids présntant sur lur étiqutt ds concntrations différnts sous form d pourcntag (p. x., vinaigr, proxyd d hydrogèn, alcool isopropyliqu (alcool à friction), rinc-bouch, ingrédints actifs d plusiurs crèms ou ongunts) bchr d 600 ml * On pourrait rmplacr l prmanganat d potassium par ds cristaux d boisson aux fruits. Matièr t matériaux Bloc 2 125

36 Pour chaqu élèv grand carton catalogus, rvus t magazins cisaux coll Pour chaqu équip d dux Annx 1 : Similarités t différncs ntr un solution t un mélang hétérogèn un solution dans un éprouvtt (p. x., au sucré) un mélang hétérogèn dans un éprouvtt (p. x., au bouus sédimnté) dux bouchons d caoutchouc Annx 2 : Solutions t mélangs mécaniqus quatr éprouvtts quatr bouchons d caoutchouc support à éprouvtt vinaigr sabl au ktchup poivr huil végétal Annx 3 : Un qustion d solutions cinq bchrs limaill d fr alcool isopropyliqu (alcool à friction) sucr sl d tabl huil végétal balanc Annx 4 : La dissolution d un liquid dans un liquid bâtonnts cylindr gradué d 200 ml cylindr gradué d 50 ml alcool isopropyliqu (alcool à friction) au longu tig d vrr Médias élctroniqus Sits pour la rchrch d imags Googl Imags Scincs t tchnologi, 7 anné

37 AltaVista Imags Francité - Imags Annxs Annx 1 : Similarités t différncs ntr un solution t un mélang hétérogèn Annx 2 : Solutions t mélangs mécaniqus Annx 3 : Un qustion d solutions Annx 4 : La dissolution d un liquid dans un liquid Annx 5 : Évaluation formativ : la dissolution d un solid dans un liquid Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p , t Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Présntr aux élèvs l tour d magi qui suit. Préparation Vrsr qulqus cristaux d prmanganat d potassium (ou d boisson aux fruits) dans l fond d un vrr transparnt. S assurr qu ls élèvs n puvnt pas ls voir. Rmplir un ptit vrr d au. Rmplir un autr ptit vrr d un solution d proxyd d hydrogèn à 3 %. S assurr d avoir un carton noir ou opaqu. Présntation Montrr aux élèvs l vrr qui smbl vid (l vrr contint n fait qulqus cristaux d prmanganat d potassium ou d boisson aux fruits). Matièr t matériaux Bloc 2 127

38 Montrr l vrr d au aux élèvs t indiqur qu il contint d l au. Cachr l vrr qui smbl vid drrièr l morcau d carton t y vidr l contnu du vrr d au. Rtirr l carton t montrr aux élèvs qu l au s st changé n jus d raisin (l prmanganat d potassium s st dissous pour formr un solution d coulur violtt ou ls cristaux d boisson aux fruits s sont dissous pour donnr du jus). Continur l tour d magi n cachant l jus d raisin drrièr l carton. Vrsr du proxyd d hydrogèn dans la solution violtt (fair croir aux élèvs qu c st d l au). Rtirr l carton t montrr aux élèvs qu l jus d raisin s st transformé n cola ou n jus d pomm. Not : Aux yux ds élèvs, l au s st transformé n jus d raisin, puis n jus d pomm ou n cola (slon la concntration d prmanganat d potassium ou d cristaux d boisson aux fruits). Invitr ls élèvs à tntr d xpliqur l tour d magi. Expliqur aux élèvs c qui s st passé : Il y avait du prmanganat d potassium (ou ds cristaux d boisson aux fruits), un soluté, dans l vrr qui smblait vid. Lorsqu l au a été vrsé dans l vrr, ls particuls d prmanganat d potassium s sont dissouts pour formr un solution d coulur violtt. Il s agissait d un solution parc qu on n pouvait plus distingur ss dux composants. Lorsqu on a ajouté c qui smblait êtr d l au au jus d raisin (l proxyd d hydrogèn dans la solution d au t d prmanganat d potassium), il y a u un réaction chimiqu puisqu, ntr autrs, il y a u dégagmnt d gaz. L résultat : la coulur d la solution s st transformé. Mntionnr aux élèvs qu lls t ils auront l occasion d étudir ls réactions chimiqus n 9 anné t qu lls t ils étudiront ls mélangs t ls solutions aujourd hui. Rappl d sécurité Rapplr aux élèvs d n jamais goûtr aux produits chimiqus, mêm s ils rssmblnt à du jus. Expérimntation : 105 minuts Solution ou mélang mécaniqu? Rmttr à chaqu équip d dux l matéril nécssair : un solution dans un éprouvtt (p. x., au sucré, au bouus sédimnté) t dux bouchons d caoutchouc. 128 Scincs t tchnologi, 7 anné

39 Rappl d sécurité Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc nécssitant l utilisation d produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu d l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Pratiqu guidé Rmttr à chaqu équip d dux l annx 1. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu vut dir l mot similarité? Qu vut dir l mot différnc? Pourquoi faut-il bin insérr l bouchon dans chaqu éprouvtt? Pourquoi doit-on agitr ls éprouvtts? Invitr ls élèvs à obsrvr l contnu ds dux éprouvtts avant t après ls avoir rmués. Rapplr aux élèvs d bin mttr l bouchon sur l éprouvtt avant d la rmur. Encouragr ls élèvs à écrir lurs obsrvations dans l tablau d l annx 1 tout n notant ls similarités t ls différncs ntr ls contnus ds dux éprouvtts. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xpérinc t d rmplir l tablau. Fair un mis n commun ds obsrvations ds élèvs. Expliqur aux élèvs qu l au sucré st un solution, puisqu il n y a qu un phas visibl, alors qu l au bouus sédimnté st un mélang hétérogèn parc qu il y a plus d un phas visibl (p. x., on put distingur l au ds particuls d argil ou d sabl). Rvoir avc ls élèvs ls notions suivants : Matièr t matériaux Bloc 2 129

40 Solution ou mélang homogèn Un solution st formé n mélangant dux substancs, soit n dissolvant un soluté dans un solvant. Si l soluté s dissout dans l solvant, c st parc qu ls particuls du solvant t du soluté s attirnt. Un mélang st homogèn ou dvint un solution si sa composition ntièr st uniform t qu ll n form qu un sul phas. Mélang mécaniqu ou hétérogèn Dans un mélang hétérogèn, il n y a pas d solvant ou d soluté, car il n y a pas d dissolution. Ls différnts composants du mélang formnt ds phass visibls. Ls particuls sont désorganisés; lls puvnt dmurr n suspnsion ou s déposr au fond du mélang. Ells n sont pas nécssairmnt répartis uniformémnt dans l mélang. Phas Portion visibl t distinct d matièr. Ls phass s distingunt nttmnt ls uns ds autrs. Invitr ls élèvs à résumr, dans lurs proprs mots, ls concpts d solution, d mélang hétérogèn t d phas. Lur rmttr un copi ds définitions d l ncadré ci-dssus pour qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Placr ls mots solution t phas, ainsi qu l xprssion mélang hétérogèn sur la grand cart sémantiqu. Rmttr l annx 2 à l élèv. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc utilisant ds produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d tout liquid autr qu d l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. 130 Scincs t tchnologi, 7 anné

41 Lir la march à suivr d l annx 2 n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : - Qu st-c qu on t dmand d fair? - Qu st-c qu un mélang hétérogèn? - Pux-tu énoncr un postulat d la théori particulair? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt n s inspirant d l ncadré avant d commncr la tâch. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d préparr quatr mélangs t d ls obsrvr pour distingur ls phass, lur état t lurs propriétés t d déduir l typ d mélang. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Bin obsrvr ls mélangs, connaîtr la différnc ntr un mélang hétérogèn t un solution t connaîtr la théori particulair. Commnt j m y prnds? J prépar ls mélangs corrctmnt t j ls obsrv attntivmnt n discrnant l nombr d phass. Slon ms obsrvations, j décid s il s agit d un solution ou d un mélang hétérogèn. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi un duxièm fois n obsrvant attntivmnt. Pratiqu guidé Rmttr à chaqu équip d dux l matéril suivant : quatr éprouvtts, quatr bouchons d caoutchouc, un support à éprouvtt, du vinaigr, du sabl, d l au, du ktchup, du poivr t d l huil végétal. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Invitr ls élèvs à fair la sction analys d l annx 2. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xpérinc t d répondr aux qustions. Fair un rvu n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Qulls autrs substancs auraint pu êtr ajoutés pour formr : Matièr t matériaux Bloc 2 131

42 a) un solution? b) un mélang hétérogèn? Fair ds commntairs aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l lin ntr lurs obsrvations t la théori particulair. Qustionnr ls élèvs pour s assurr qu lls t ils savnt qu, dans chacun ds mélangs hétérogèns, il y a au moins dux phass visibls, c qui annul la possibilité qu c soit ds solutions. Solubl ou insolubl? Expliqur ls trms solubilité, insolubilité t dissolution à l aid d l ncadré. Solubilité : Mass d soluté qui, dissout dans un volum donné d solvant, form un solution saturé à un crtain tmpératur. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Insolubilité : Incapacité d un substanc à s dissoudr dans un autr substanc. Dissolution : Opération qui consist à mélangr un soluté dans un solvant. Ls particuls du solvant attirnt ls particuls du soluté. Rmttr l annx 3 aux élèvs. Rappl d sécurité N pas consommr ou inspirr d la limaill d fr, évitr tout contact ntr ls yux t l alcool isopropyliqu (alcool à friction). Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc utilisant ds produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu d l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Lir la march à suivr d l annx 3 n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu st-c qu on t dmand d fair? Qu st-c qu un substanc insolubl dans l au? Qu st-c qu un substanc solubl dans l au? 132 Scincs t tchnologi, 7 anné

43 Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Rmttr à chaqu équip d dux l matéril suivant : cinq bchrs, d la limaill d fr, d l alcool isopropyliqu (alcool à friction), du sucr, du sl d tabl, d l huil végétal, un balanc t ds bâtonnts. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Invitr ls élèvs à fair ls sctions d analys t d conclusion d l annx 3. Laissr l tmps aux élèvs d fair l xpérinc t d répondr aux qustions. Lur dmandr d insérr l annx dans lur rliur à annaux d scincs. Rvoir l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : En t inspirant d la théori particulair, pourquoi crtains solutés sont-ils solubls dans l au, alors qu d autrs sont insolubls? Expliqu. Fair ds commntairs aux élèvs t ls qustionnr n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l lin ntr lurs obsrvations t la théori particulair. Expliqur qu crtains particuls ont d plus grands forcs d attraction (p. x., l sucr dans l au), c qui suppos qu l solvant put dissoudr l soluté. Ls particuls d soluté puvnt s logr dans ls spacs ntr ls particuls d solvant. On dit alors qu l soluté st solubl dans l solvant. Crtains particuls ont d faibls forcs d attraction (p. x., l huil t l au), c qui suppos qu un substanc n put pas dissoudr l autr. Ls particuls d un substanc n puvnt pas s logr dans ls spacs ntr ls particuls d l autr substanc. On dit alors qu la substanc st insolubl dans l autr substanc. Pratiqu autonom Invitr ls élèvs à xpliqur ls concpts d dissolution, d solubilité t d insolubilité dans lurs proprs mots dans lur journal scintifiqu. Rmttr aux élèvs un copi ds définitions d l ncadré ci-dssous pour qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Matièr t matériaux Bloc 2 133

44 Solubilité : Mass d soluté qui, dissout dans un volum donné d solvant, form un solution saturé à un crtain tmpératur. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Insolubilité : Incapacité d un substanc à s dissoudr dans un autr substanc. Dissolution : Opération qui consist à mélangr un soluté dans un solvant. Ls particuls du solvant attirnt ls particuls du soluté. Placr ls mots dissolution, solubilité t insolubilité sur la grand cart sémantiqu. La dissolution Rmttr l annx 4 aux élèvs. Rappl d sécurité Évitr tout contact ntr ls yux t l alcool isopropyliqu (alcool à friction). Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc utilisant ds produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu d l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Lir la march à suivr d l annx 4 n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu st-c qu on t dmand d fair? Qul st l soluté dans ctt xpérinc? Qul st l solvant dans ctt xpérinc? Crois-tu qu l volum total après l mélang corrspondra à la somm ds dux volums initiaux? Expliqur aux élèvs qu l xpérinc consist à mélangr d l au t d l alcool. L volum d au dmur l mêm, alors qu l on augmnt progrssivmnt l volum d alcool. Dans son tablau ds résultats, l élèv not la somm ds volums initiaux d l au t d l alcool, l volum final du mélang t la diminution du volum. 134 Scincs t tchnologi, 7 anné

45 Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Rmttr à chaqu équip d dux l matéril suivant : cylindr gradué d 200 ml, cylindr gradué d 50 ml, alcool isopropyliqu (alcool à friction), au, longu tig d vrr. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xpérinc t d rmplir l tablau. Pratiqu autonom Invitr ls élèvs, d façon individull, à fair ls sctions Diagramm ds résultats, Analys t Conclusion d l annx 4 t à insérr l annx dans lur rliur à annaux. Fair ds commntairs aux élèvs t ls qustionnr n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l lin ntr lurs obsrvations t la théori particulair. À chaqu étap, ls élèvs msurnt l volum total d la solution t réalisnt qu la somm ds dux volums initiaux st supériur au volum final. La diminution du volum put êtr xpliqué par l fait qu ls particuls d soluté s insèrnt ntr ls spacs vids ds particuls d solvant. Invitr ls élèvs à écrir lur conclusion d l xpérinc dans lur journal scintifiqu t l ramassr pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt. Concntration t dilution Présntr au group-class six bchrs contnant différnts concntrations d solution d prmanganat d potassium. S assurr d ls placr slon l ordr croissant d la concntration. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu ont n commun cs six bchrs? Qu st-c qui ls différnci? Commnt pourrais-tu xpliqur ctt différnc? Au cours d ctt séanc d qustions, amnr ls élèvs à utilisr l mot concntration. Expliqur aux élèvs qu n ajoutant du soluté on consrv l mêm volum d solvant n augmntant la concntration d la solution. Matièr t matériaux Bloc 2 135

46 Invitr ls élèvs à xpliqur l trm concntration dans lurs proprs mots. Lur rmttr un copi d la définition d l ncadré ci-dssous pour qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Concntration : Mass d un soluté dissout dans un volum donné d solvant à un tmpératur donné. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Vrsr l contnu du bchr ayant la plus fort concntration dans l bchr d 600 ml. Ajoutr d l au dans c bchr par quantité régulièr d 50 ml. À chaqu étap, dmandr aux élèvs d xprimr lurs obsrvations à l oral. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qu st-c qui s pass à msur qu j ajout d l au? Au cours d ctt séanc d qustions, amnr ls élèvs à utilisr l mot dilution. Expliqur aux élèvs qu n diluant on ajout du solvant pour diminur la concntration d la solution. Invitr ls élèvs à xpliqur l trm dilution dans lurs proprs mots. Rmttr un copi d la définition d l ncadré ci-dssous pour qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Dilution : Ajout d solvant pour diminur la concntration d la solution. Présntr au group-class ls contnants vids présntant sur lur étiqutt ds concntrations différnts xprimés sous form d pourcntag (p. x., vinaigr, proxyd d hydrogèn, alcool isopropyliqu (alcool à friction), rinc-bouch, ingrédints actifs d plusiurs crèms ou ongunts). Invitr ls élèvs à ls classr slon l ordr croissant d la concntration. Animr un court discussion sur la composition ds produits d usag courant (p. x., l vinaigr contint 5 % d acid acétiqu; pour 100 ml d vinaigr, il y a 95 ml d au t 5 ml d vinaigr). Placr ls mots concntration t dilution sur la grand cart sémantiqu. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d dssinr dux bulls sur un fuill. Dans la prmièr bull, lur dmandr d écrir c qu lls t ils ont appris aujourd hui t, dans l autr, lur dmandr d écrir ls élémnts pour lsquls lls t ils auraint bsoin d xplications additionnlls. Fair un rtour avc ls élèvs sur ls notions importants appriss. 136 Scincs t tchnologi, 7 anné

47 Ramassr ls fuills t analysr c qu ls élèvs n ont pas compris. Prndr rndz-vous avc ls élèvs qui ont ds difficultés pour lur donnr ds xplications supplémntairs. Réinvstissmnt : 30 minuts Pratiqu autonom Invitr chaqu élèv à fair un collag pour distingur ls solutions ds mélangs hétérogèns. Dmandr aux élèvs d tracr dux crcls sur lur grand carton. Dans un crcl, collr ds xmpls d solutions t, dans l autr, collr ds xmpls d mélangs hétérogèns. Encouragr ls élèvs à utilisr ds catalogus, ds rvus, ds magazins t Intrnt, pour trouvr ds illustrations rprésntant ds xmpls d solutions t d mélangs. Encouragr ls élèvs à bin rgardr l nombr d phass d chaqu mélang pour réussir à ls classr. Utilisr l plan d qustionnmnt pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt bin la démarch. Affichr ls collags sur un grand carton dans la sall d class. Évaluation formativ : 25 minuts Rmttr l annx 5 à chaqu élèv. Lir la march à suivr d l annx 5 n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Commnt a-t-on obtnu ls donnés du tablau ds résultats? Qul typ d diagramm utilisras-tu pour bin rprésntr ts donnés? Expliqur aux élèvs qu l on a mélangé d l au avc du sl d Epsom. L volum d au st dmuré l mêm, alors qu l on a augmnté progrssivmnt l volum d sl d Epsom. Dans l tablau ds résultats, on a noté la somm ds volums initiaux d l au t du sl d Epsom, l volum final du mélang t la diminution du volum. Expliqur aux élèvs qu ls résultats d l xpérinc s trouvnt dans l tablau d l annx 5 t qu lls t ils n auront pas à la réalisr. Dmandr aux élèvs d utilisr l plan d qustionnmnt pour répondr aux qustions. Lur laissr l tmps d fair individullmnt ls sctions Diagramm ds résultats, Analys t Conclusion d l annx 5. Ramassr l annx 5 lorsqu ls élèvs l auront trminé t n fair l évaluation formativ n y écrivant ds commntairs. Matièr t matériaux Bloc 2 137

48 Annx 1 Similarités t différncs ntr un solution t un mélang hétérogèn Éprouvtt Dscription Similarités Différncs 1 2 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

49 Annx 2 Solutions t mélangs mécaniqus Matièr t matériaux Bloc 2 139

50 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

51 Annx 3 Un qustion d solutions Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p. 17. Matièr t matériaux Bloc 2 141

52 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

53 Annx 4 La dissolution d un liquid dans un liquid Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p. 23. Matièr t matériaux Bloc 2 143

54 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

55 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p. 25. Matièr t matériaux Bloc 2 145

56 Annx 5 Évaluation formativ Un group d élèvs a réalisé l xpérinc ci-dssous t a nrgistré ls résultats dans un tablau. Trmin la démarch scintifiqu n transposant ls donnés rcuillis dans un diagramm à lign brisé. Fais l analys ds résultats t formul un conclusion. La dissolution d un solid dans un liquid Problèm Découvrir l changmnt d volum d un solid dissous dans un liquid. Matéril sulfat d magnésium (sl d Epsom) au cylindr gradué d 200 ml cylindr gradué d 50 ml spatul longu tig d vrr March à suivr 1. Vrsr xactmnt 50 ml d au dans l cylindr gradué d 200 ml. 2. Msurr 5 ml d sl d Epsom dans l cylindr gradué d 25 ml. 3. À l aid d la spatul, vrsr l sl d Epsom dans l cylindr gradué d 200 ml qui contint déjà 50 ml d au. 4. Brassr la solution avc la tig d vrr t notr l volum dans l tablau ds résultats. 5. Répétr ls étaps 3 t 4 quatr autrs fois n ajoutant chaqu fois 5 ml d sl d Epsom. 6. Rmplir la drnièr colonn du tablau (Diminution du volum) n faisant ls calculs nécssairs. 7. Dssinr un diagramm à lign brisé à l aid ds donnés du tablau. 146 Scincs t tchnologi, 7 anné

57 Tablau ds résultats Volum d au (ml) Volum d sl d Epsom (ml) Somm ds volums initiaux (ml) Volum final d la solution (ml) Diminution du volum (ml) Diagramm ds résultats Rappl N pas oublir d donnr un titr au diagramm t aux axs, t d choisir la bonn échll. Analys 1. a) Qul st l solvant? b) Qul st l soluté? Matièr t matériaux Bloc 2 147

58 2. Expliqur la raison pour laqull la somm du volum du solvant t du soluté st différnt du volum d la solution final. 3. Si l on faisait bouillir l au pour la séparr du sl, qu pourrait-on conclur au sujt du volum du sl t d l au après la séparation? Expliqur sa répons n s basant sur la théori particulair d la matièr. Conclusion 148 Scincs t tchnologi, 7 anné

59 Référntil Solution ou mélang homogèn Un solution st formé n mélangant dux substancs, soit n dissolvant un soluté dans un solvant. Si l soluté s dissout dans l solvant, c st parc qu ls particuls du solvant t du soluté s attirnt. Un mélang st homogèn ou dvint un solution si sa composition ntièr st uniform t qu ll n form qu un sul phas. Mélang mécaniqu ou hétérogèn Dans un mélang hétérogèn, il n y a pas d solvant ou d soluté, car il n y a pas d dissolution. Ls différnts composants du mélang formnt ds phass visibls. Ls particuls sont désorganisés; lls puvnt dmurr n suspnsion ou s déposr au fond du mélang. Ells n sont pas nécssairmnt répartis uniformémnt dans l mélang. Phas Portion visibl t distinct d matièr. Ls phass s distingunt nttmnt l un d l autr. Solubilité : Mass d soluté qui, dissout dans un volum donné d solvant, form un solution saturé à un crtain tmpératur. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Insolubilité : Incapacité d un substanc à s dissoudr dans un autr substanc. Dissolution : Opération qui consist à mélangr un soluté dans un solvant. Ls particuls du solvant attirnt ls particuls du soluté. Concntration : Mass d un soluté dissout dans un volum donné d solvant à un tmpératur donné. Un unité fréqummnt utilisé st l g/l. Dilution : Ajout d solvant pour diminur la concntration d la solution. Matièr t matériaux Bloc 2 149

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62 Bloc 1 : Un univrs d particuls Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Théori particulair Ls six postulats d la théori particulair d la matièr : 1. Tout matièr st composé d particuls. Bin qu cs particuls n aint jamais été obsrvés, l êtr humain a la pruv qu lls xistnt : lls prmttnt d xpliqur ls changmnts d état t d mass volumiqu. Ctt théori fait parti du modèl d la matièr. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. Tout port à croir qu un particul d glac, un particul d au t un particul d vapur d au sont idntiqus, malgré ls conditions xtériurs auxqulls lls sont soumiss. Touts ls particuls d un mêm substanc pur ont un mêm composition, un mêm configuration t un mêm mass, qul qu soit lur état. Par xmpl, touts ls particuls d fr sont smblabls. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. La particul d un substanc st différnt d la particul d tout autr substanc. Par xmpl, un particul d aluminium st différnt d un particul d nickl. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. L volum d tout objt st composé d baucoup plus d spac vid qu d particuls. Ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits dans un solid t plus vasts dans un gaz. L application d un prssion put réduir l spac ntr ls particuls d gaz; l volum st alors diminué, car la prssion rapproch ls particuls. Ls solids t ls liquids sont moins comprssibls, car ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits; mais si on appliqu un prssion suffisant, ils sront légèrmnt comprimés. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. L amplur du mouvmnt dépnd d la tmpératur, car l énrgi ds particuls augmnt au mêm rythm. Puisqu ls particuls d au à la surfac d un étang s déplacnt dans tous ls sns, un crtain nombr vont inévitablmnt s séparr t s éloignr d l étang. C n st qu au zéro absolu (à nviron 273 C) qu ls particuls n ont théoriqumnt aucun énrgi, donc aucun mouvmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 93

63 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. (Il arriv qu cs forcs soint contrés par d autrs forcs qui mpêchnt la matièr d s ffondrr complètmnt.) C phénomèn montr qu ls solids sont plus rigids t plus dnss qu ls liquids t qu ls liquids sont plus dnss qu ls gaz. Ls particuls d un solid sont plus rapprochés qu clls d un liquid ou d un gaz. L solid sra l plus dns, car ss particuls, plus rapprochés, subissnt un plus grand forc d attraction. Un solid st donc rigid. Pour liquéfir un solid, il st nécssair d fournir d l énrgi aux particuls pour réduir ls forcs d attraction. C st la raison pour laqull un changmnt d état d solid à liquid qui s opèr à un tmpératur fix rquirt d la chalur. L mêm princip s appliqu pour vaporisr un liquid. Ls changmnts d état d la matièr La théori particulair stipul, ntr autrs, qu la matièr st formé d particuls toujours n mouvmnt. Plus on fournit d énrgi thrmiqu à la matièr, plus ls particuls bougnt vit. Dans ls liquids, ls particuls sont un pu plus éloignés qu dans ls solids. La forc d attraction st un pu moins grand, prmttant aux particuls d glissr aisémnt ls uns sur ls autrs. C st la raison pour laqull un liquid put coulr t épousr la form du contnant dans lqul il s trouv. Plus l liquid coul lntmnt, comm la mélass, plus il y a d friction ntr ls particuls. Dans ls gaz, ls particuls sont très éloignés. La forc d attraction ntr lls st très faibl, ls particuls ayant tndanc à prndr tout l spac disponibl. C st la raison pour laqull il faut utilisr un couvrcl lorsqu on ntrpos un gaz, sinon il s répand à l xtériur du contnant. Un gaz a tndanc à s diffusr, sa concntration dvnant la mêm partout. Lorsqu on ouvr un contnant qui contint un gaz, sa concntration st très fort autour du contnant. Plus on s éloign du contnant, plus la concntration diminu, dvnant la mêm partout dans la sall, puisqu ls particuls d gaz s diffusnt assz rapidmnt. Au momnt d un changmnt d état, il y a un augmntation ou un diminution d l énrgi thrmiqu. Ls changmnts d état sont ls suivants : Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid) 94 Scincs t tchnologi, 7 anné

64 Cart sémantiqu du domain Vous trouvrz la cart sémantiqu n format Smart Idas ainsi qu n format pdf dans l cd qui accompagn c modul. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc l concpt d particuls t la théori qui l sous-tnd. D plus, ll ou il utilis ss connaissancs d la théori particulair pour miux comprndr l agncmnt t l mouvmnt ds particuls à chacun ds états. Ensuit, l élèv appliqu ss connaissancs acquiss pour xpliqur ls changmnts d état dans ds applications d son quotidin. Matièr t matériaux Bloc 1 95

65 Vocabulair du bloc liquid forc d attraction boul antimit solid théori particulair postulat gaz particul matièr intrstic particul différnt mouvmnt sublimation particul idntiqu mouvmnt incssant évaporation changmnt d état liquéfaction condnsation vaporisation fusion solidification congélation sublimation substanc pur substanc changmnt d état Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont d la difficulté à appliqur ls postulats d la théori particulair pour xpliqur ls résultats d lur xpérimntation. Il st donc important d donnr plusiurs xmpls pour établir ds lins ntr la théori t la pratiqu. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; utilisr ds banqus d donnés spécialisés, ds indx, ds bibliographis, ds moturs d rchrch t ds navigaturs Wb pour fair l travail dmandé; présntr, à l aid d un présntation élctroniqu, l diagramm d l annx 3 à l oral ou à l écrit; xpliqur ls notions appriss à un ou à un partnair ou à un parnt. Nots d planification Ls élèvs auront bsoin d un rliur à annaux ou d un couvrtur d présntation avc un rliur à attachs (Duo-Tang) pour insérr ls annxs t d un cahir à rliur contnant ds fuills lignés pour lur journal scintifiqu. Résrvr la sall d ordinaturs, s assurr d avoir accès au logicil Corl Prsntations t à un projctur multimédia. S assurr d avoir un copi du fichir mm7bloc1.shw (sur l cédérom). S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 5. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Préparr ls éprouvtts pour l activité d obsrvation. Pour chaqu équip d dux, préparr trois éprouvtts : la prmièr contnant un boul d papir d aluminium, la duxièm, un liquid t la troisièm, du parfum. Mttr un bouchon sur chaqu éprouvtt. Dux smains avant l xpérinc, placr ds cubs d glac au congélatur t sortir ds bouls antimits d lur boît. L jour précédant l bloc 1, achtr ds bouls antimits fraîchs t mttr ds cubs d glac au congélatur. 96 Scincs t tchnologi, 7 anné

66 Matéril Pour l group-class ds objts aux trois états d la matièr, soit liquid, solid t gazux (p. x., bomb aérosol, boutill d au, sucr, sl, pièc d monnai, morcau d bois, jus, ballon d baudruch gonflé, livr, boutill d propan d camping (vid), lait) désodorisant d air n aérosol bouls antimits (fraîchs t xposés à l air dpuis dux smains) cubs d glac (frais t dans l congélatur dpuis dux smains) Pour chaqu élèv cisaux coll Pour chaqu équip d dux support à éprouvtt trois éprouvtts avc bouchons papir d aluminium n ptit boul parfum liquid (p. x., au coloré, jus, lait) Médias élctroniqus Diaporama n format présntation pour ls six postulats d la théori particulair (mm7bloc1.shw) Sits pour la rchrch d imags Googl Imags AltaVista Imags Francité - Imags Annxs Annx 1A : Ju d association : la théori particulair Annx 1B : Ju d association : la théori particulair Corrigé Annx 2A : Activité d obsrvation : ls états d la matièr Annx 2B : Activité d obsrvation : ls états d la matièr Corrigé Annx 3A : Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Annx 3B : Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Corrigé Annx 4A : Ls changmnts d état d la matièr Annx 4B : Ls changmnts d état d la matièr Corrigé Annx 5A : Évaluation formativ Annx 5B : Évaluation formativ Corrigé Matièr t matériaux Bloc 1 97

67 Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 15 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Présntr aux élèvs divrs objts rprésntant ls trois états d la matièr, soit liquid, solid t gazux (p. x., bomb aérosol, boutill d au, sucr, sl, pièc d monnai, morcau d bois, jus, ballon d baudruch gonflé, livr, boutill d propan d camping (vid), lait). Invitr ls élèvs à suggérr ds idés pour trouvr c qu il y a d commun à tous cs objts qui smblnt différnts. Accptr touts ls réponss ds élèvs n ls ncouragant à s srvir d lur imagination. Après qulqus minuts, si ls élèvs n ont pas mntionné ls particuls, lur xpliqur qu c qu il y a d commun à tous cs objts t à tout c qui ls ntour, c st qu ils sont composés d particuls invisibls à l œil nu. Ajoutr qu, bin qu tout matièr soit composé d particuls, ll put êtr divisé n trois groups : ls solids, ls liquids t ls gaz. Écrir, au tablau, ls mots solid, liquid t gaz. Modlag Fair un modlag, dvant ls élèvs, du classmnt d qulqus objts présntés précédmmnt. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à classr chacun ds objts présntés au début d la mis n situation slon son état t ls ncouragr à justifir lurs choix. Fair ds commntairs aux élèvs t ls invitr à présntr ls caractéristiqus dont lls t ils s sont srvis pour classr ls objts. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. 98 Scincs t tchnologi, 7 anné

68 Expérimntation : 125 minuts La théori particulair Présntr aux élèvs ls six postulats d la théori particulair d la matièr n utilisant la présntation mm7bloc1.shw. Fair rssortir, à l aid d chacun ds xmpls d la présntation, l ssntil d chacun ds postulats. Posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu un substanc pur? Qu st-c qu un intrstic? Qu st-c qu un forc d attraction? Dmandr aux élèvs d résumr ls six postulats d la théori dans lur journal scintifiqu n vrsion papir ou élctroniqu. Pour chacun ds postulats, dmandr aux élèvs d trouvr un illustration t d la collr dans lur journal scintifiqu. Proposr aux élèvs d utilisr ds sits spécialisés pour la rchrch d imags dans Intrnt. Fair un rtour n qustionnant ls élèvs sur lur travail. Distribur un définition ds postulats d la théori particulair (voir Référntil à la fin du bloc). Rmttr à chaqu élèv l annx 1A ainsi qu ds cisaux t d la coll. Expliqur aux élèvs qu lls t ils doivnt associr ds xmpls à chacun ds postulats d la théori particulair. Pour c fair, lls t ils doivnt d abord découpr ls carts d la prmièr pag, puis ls collr aux bons ndroits dans l tablau d la duxièm pag. Modlag Fair l prmir xmpl avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d associr ds xmpls à chacun ds six postulats d la théori particulair. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Connaîtr t comprndr ls six postulats d la théori particulair. Commnt j m y prnds? J découp ls carts d la prmièr pag. J lis un cart t j m assur d comprndr c qu ll signifi. J ssai d m srvir d mots clés qui m aidront à associr la cart à un postulat. J tnt d placr la cart au bon ndroit sans la collr. J rlis ls postulats, au bsoin. Matièr t matériaux Bloc 1 99

69 J fais d mêm pour ls autrs carts. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ls associations un fois d plus pour m assurr qu il n y a pas d autrs réponss possibls. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs d fair l activité n équips d dux. Circulr dans la sall d class t répondr aux qustions, s il y a liu. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xrcic. Fair un rtour sur l activité n invitant ls élèvs à justifir, à tour d rôl, un xmpl à l oral. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Écrir ls mots particul, théori particulair, intrstic, postulats, énrgi, attraction, matièr, particuls idntiqus, particuls différnts t mouvmnt sur la grand cart sémantiqu. Ls trois états d la matièr Posr aux élèvs la qustion suivant : Quls sont ls trois états d la matièr? Vaporisr un pu d désodorisant d air dans la sall class t posr aux élèvs la qustion suivant : Pourquoi, après qulqus minuts, pouvz-vous sntir l odur du désodorisant d air à l arrièr d la sall d class malgré qu il ait été vaporisé à l avant d la sall d class? Informr ls élèvs qu lls t ils vont fair un activité d obsrvation pour tntr d xpliqur l comportmnt d un substanc à chacun ds états n utilisant la théori particulair. Formr ds équips d dux. Rmttr, à chaqu équip d dux, l matéril nécssair pour l activité d obsrvation : un support à éprouvtt, trois éprouvtts avc bouchons, du papir d aluminium n ptit boul, du parfum, un liquid (p. x., au coloré, jus, lait). 100 Scincs t tchnologi, 7 anné

70 Rappl d sécurité Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc nécssitant l utilisation d produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu d l au, manipulation d solid n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Rmttr l annx 2A à chaqu équip d dux. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu dvz-vous fair? Quls sont ls postulats d la théori particulair? Modlag Modélisr l utilisation du plan d qustionnmnt pour la prmièr qustion. Dmandr aux élèvs d utilisr l plan d qustionnmnt pour répondr aux autrs qustions d l annx. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à fair ls obsrvations d l annx 2A t à répondr aux qustions individullmnt. Circulr dans la sall d class pour assurr la sécurité ds élèvs t la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Lur laissr l tmps d fair ls obsrvations t d répondr aux qustions. Fair un rtour sur l activité d obsrvation n faisant un mis n commun. Dmandr aux élèvs d n rin ffacr t d apportr ds changmnts à lurs réponss avc un stylo d un autr coulur. Lur rapplr d insérr l annx 2A dans lur rliur à annaux d scincs. Écrir ls mots solid, liquid t gaz sur la grand cart sémantiqu. Matièr t matériaux Bloc 1 101

71 Ls changmnts d état d la matièr Présntr aux élèvs ds cubs d glac frais t ds cubs d glac qui étaint au congélatur dpuis dux smains. Présntr aussi d nouvlls bouls antimits t ls bouls antimits qui ont été xposés à l air durant dux smains. (Vous pouvz utilisr d autrs xmpls d changmnt d état si vous n pouvz fair cux-ci, par xmpl fair bouillir d l au.) Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qull st la différnc ntr ls substancs fraîchs t ls substancs d dux smains? Slon toi, à quoi put-on attribur cs différncs? Expliqur aux élèvs qu la matièr put changr d état. Dans c cas-ci, la matièr st passé d l état solid à l état gazux sans passr par l état liquid. On appll c phénomèn la sublimation. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls différnts changmnts d état d la matièr. Écrir, au tablau, l nom ds changmnts à msur qu ls élèvs ls nommnt ou n donnnt un xmpl. Si ls élèvs éprouvnt d la difficulté, utilisr l xmpl d l au pour ls aidr à comprndr. Distribur un copi d l ncadré ci-dssous (référntil). Lir nsmbl t fair surlignr ls mots importants. Dmandr aux élèvs d collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid) Rmttr l annx 3A aux élèvs. Lir ls consigns avc ls élèvs t lur posr ds qustions pour s assurr qu lls t ils comprnnnt la tâch. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu st-c qu tu as compris d la consign? Qu signifi l xprssion changmnt d état? 102 Scincs t tchnologi, 7 anné

72 Modlag Fair un prmir xmpl d changmnt d état avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à utilisr ls noms ds changmnts d état tls qu ils sont écrits au tablau t à ls écrir sur ls bonns flèchs du diagramm d l annx 3A. Encouragr ls élèvs à trouvr ds illustrations (p. x., n utilisant ds sits spécialisés pour la rchrch d imags dans Intrnt) rprésntant dux changmnts d lur choix t à ls collr sur l diagramm d l annx 3A. Corrigr après l activité pour s assurr qu ls élèvs ont placé ls trms aux bons ndroits t qu lls t ils ont choisi ds illustrations appropriés. Qustionnr ls élèvs pour s assurr qu lls t ils différncint bin ls changmnts d état. Invitr ls élèvs à ajoutr l annx 3A dans lur rliur à annaux d scincs. Rmttr l annx 4A aux élèvs. Lir ls miss n situation avc ls élèvs t lur posr ds qustions pour s assurr qu lls t ils comprnnnt la tâch. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qul st l état d la substanc avant l changmnt? Qul st l état d la substanc après l changmnt? Modlag Fair l prmir xmpl d changmnt d état avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Pratiqu autonom Donnr du tmps aux élèvs individullmnt pour qu lls t ils rmplissnt l tablau t répondnt aux qustions. Fair un rtour sur l tablau ds xmpls d changmnts d état n faisant un mis n commun ds réponss du tablau. Dmandr aux élèvs d n rin ffacr t d corrigr lurs réponss avc un stylo d un autr coulur. Invitr ls élèvs à insérr l annx 4A dans lur rliur à annaux d scincs. Matièr t matériaux Bloc 1 103

73 Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qu il st important d rtnir d lur apprntissag. Fair un rvu du bloc à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 15 minuts Invitr ls élèvs à rédigr un qustion sur un fuill au sujt d la matièr d c bloc. Ramassr ls qustions t ls mttr dans un sac d papir. Pigr ls qustions l un après l autr t ls posr sous form d ju-qustionnair au groupclass. Évaluation formativ : 15 minuts Rmttr l annx 5A aux élèvs. Lir ls qustions d l annx avc ls élèvs pour qu lls t ils ls comprnnnt bin. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 5A lorsqu ls élèvs l auront trminé t n fair l évaluation formativ n y écrivant ds commntairs. 104 Scincs t tchnologi, 7 anné

74 Annx 1a Ju d association : la théori particulair Découp ls carts t coll-ls aux bons ndroits dans l tablau d la pag suivant. L argnt t l or sont dux métaux préciux. Dans un morcau d bois, il y a plus d spacs vids qu d particuls d cllulos. Ls solids, ls liquids t ls gaz sont tous formés d particuls. Ls particuls d l air sont plus agités au cours d un journé chaud qu d un journé froid. Il st plus difficil d fndr un morcau d bois qu d séparr un liquid n dux. Ls particuls formant la glac, l au t la vapur d au sont touts idntiqus. Il st facil d comprimr un gaz parc qu il y a baucoup d spac ntr ls particuls. Mêm si un cub d glac smbl rigid, il y a quand mêm un mouvmnt d ss particuls. C st l attraction ds particuls qui prmt à la coll d joindr dux morcaux d bois. L cuivr conduit miux l élctricité qu l fr. Lurs particuls n ont pas ls mêms propriétés. L papir d aluminium t un canntt d boisson gazus sont fabriqués avc l mêm métal. Nous vivons dans un univrs d particuls. Matièr t matériaux Bloc 1 105

75 Postulat d la théori particulair Prmir xmpl Duxièm xmpl Tout matièr st composé d particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 106 Scincs t tchnologi, 7 anné

76 Annx 1b Ju d association : la théori particulair Corrigé Postulat d la théori particulair Prmir xmpl Duxièm xmpl Tout matièr st composé d particuls. Ls solids, ls liquids t ls gaz sont tous formés d particuls. Nous vivons dans un univrs d particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. L papir d aluminium t un canntt d boisson gazus sont fabriqués avc l mêm métal. Ls particuls formant la glac, l au t la vapur d au sont touts idntiqus. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. L argnt t l or sont dux métaux préciux. L cuivr conduit miux l élctricité qu l fr. Lurs particuls n ont pas ls mêms propriétés. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. Il st facil d comprimr un gaz parc qu il y a baucoup d spac ntr ls particuls. Dans un morcau d bois, il y a plus d spacs vids qu d particuls d cllulos. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Ls particuls d l air sont plus agités au cours d un journé chaud qu d un journé froid. Mêm si un cub d glac smbl rigid, il y a quand mêm un mouvmnt d ss particuls. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Il st plus difficil d fndr un morcau d bois qu d séparr un liquid n dux. C st l attraction ds particuls qui prmt à la coll d joindr dux morcaux d bois. Matièr t matériaux Bloc 1 107

77 Annx 2a Activité d obsrvation : ls états d la matièr 1. Indiqur l état d la substanc dans chacun ds éprouvtts. Éprouvtt Substanc État 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum Attntion : Dans l éprouvtt 3, on s intérss aux vapurs d parfum t non au parfum liquid. 2. Qu obsrv-t-on n c qui concrn la form d la substanc n inclinant ou mêm n invrsant chacun ds éprouvtts? Éprouvtt Substanc Form 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum 3. Rmttr ls éprouvtts sur l support. Enlvr l bouchon d chaqu éprouvtt. Indiqur ls substancs qui s échappnt d l éprouvtt. Éprouvtt Substanc La substanc s échapp-t-ll d l éprouvtt? 1 Boul d papir d aluminium 2 Eau coloré, jus ou lait 3 Vapur d parfum 108 Scincs t tchnologi, 7 anné

78 4. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la boul d papir d aluminium gard sa form t n s échapp pas d l éprouvtt? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 5. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull l au prnd la form d l éprouvtt t n s échapp pas? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 6. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la vapur d parfum rmplit l éprouvtt au complt t s n échapp? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 109

79 7. Qul postulat d la théori particulair prmt d rgroupr touts cs substancs? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 8. Qul postulat d la théori particulair prmt d différncir touts cs substancs? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 9. Qul postulat d la théori particulair prmt d xpliqur qu l parfum liquid prnd pu d spac dans l éprouvtt, alors qu la vapur d parfum prnd tout l rst d l spac t put s répandr dans la sall d class? Postulat : Expliqu ton raisonnmnt. 110 Scincs t tchnologi, 7 anné

80 Annx 2b Activité d obsrvation : ls états d la matièr Corrigé 4. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la boul d papir d aluminium gard sa form t n s échapp pas d l éprouvtt? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 5. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull l au prnd la form d l éprouvtt t n s échapp pas? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 6. Qul postulat d la théori particulair t prmttrait d xpliqur la raison pour laqull la vapur d parfum rmplit l éprouvtt au complt t s n échapp? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. 7. Qul postulat d la théori particulair prmt d rgroupr touts cs substancs? Postulat : Tout matièr st composé d particuls. 8. Qul postulat d la théori particulair prmt d différncir touts cs substancs? Postulat : Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 9. Qul postulat d la théori particulair prmt d xpliqur qu l parfum liquid prnd pu d spac dans l éprouvtt, alors qu la vapur d parfum prnd tout l rst d l spac t put s répandr dans la sall d class? Postulat : Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Matièr t matériaux Bloc 1 111

81 Annx 3a Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Rmplis l diagramm ci-dssous à l aid ds noms ds changmnts d état qu ton nsignant ou ton nsignant a écrit au tablau lors du rmu-ménings. Ajout ds illustrations (p. x., tirés d Intrnt) pour dux changmnts d état d ton choix. Insèr ctt annx dans ton journal scintifiqu. Gaz Solid Liquid 112 Scincs t tchnologi, 7 anné

82 Annx 3b Journal scintifiqu : ls changmnts d état d la matièr Corrigé Rmplis l diagramm ci-dssous à l aid ds noms ds changmnts d état qu ton nsignant ou ton nsignant a écrit au tablau lors du rmu-ménings. Ajout ds illustrations (p. x., tirés d Intrnt) pour dux changmnts d état d ton choix. Matièr t matériaux Bloc 1 113

83 Annx 4a Ls changmnts d état d la matièr Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Améli fait bouillir d l au. L au d l étang smbl disparaîtr dans l air. Philipp utilis un désodorisant d air. Ds gouttltts d au s formnt sur la surfac xtériur d la cantt après l avoir sorti du réfrigératur. 114 Scincs t tchnologi, 7 anné

84 Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état La taill ds icbrgs diminu au fil ds siècls. Rogr utilis d l or liquid pour moulr ctt bagu. Du givr s form sur la surfac intériur d la fnêtr d la chambr d Frédéric. Nancy mt ds cubs d glac sur l comptoir. Arian utilis un pistolt à coll chaud. Matièr t matériaux Bloc 1 115

85 Annx 4b Ls changmnts d état d la matièr Corrigé Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Liquid Gazux Vaporisation/ évaporation Améli fait bouillir d l au. Liquid Gazux Vaporisation/ évaporation L au d l étang smbl disparaîtr dans l air. Solid Gazux Sublimation Philipp utilis un désodorisant d air. Ds gouttltts d au s formnt sur la surfac xtériur d la cantt après l avoir sorti du réfrigératur. Gazux Liquid Condnsation 116 Scincs t tchnologi, 7 anné

86 Exmpl État avant État après Nom du changmnt d état Solid Liquid Fusion/liquéfaction La taill ds icbrgs diminu au fil ds siècls. Liquid Solid Solidification Rogr utilis d l or liquid pour moulr ctt bagu. Liquid Solid Sublimation Solidification/ congélation Du givr s form sur la surfac intériur d la fnêtr d la chambr d Frédéric. Nancy mt ds cubs d glac sur l comptoir. Solid Liquid Fusion/liquéfaction Solid Liquid Fusion/liquéfaction Arian utilis un pistolt à coll chaud. Matièr t matériaux Bloc 1 117

87 Annx 5a Évaluation formativ 1. En partant d l imag d la cuisin ci-dssus t d ta cuisin à la maison, détrmin cinq changmnts d état qui pourraint s y produir. Exmpl État avant l changmnt État après l changmnt Changmnt d état 118 Scincs t tchnologi, 7 anné

88 2. Qul postulat d la théori particulair pourrait xpliqur ls situations suivants? a. Lorsqu tu vrss du sabl dans l au, tu pux voir ls dux substancs. b. L au t la glac sont formés ds mêms particuls. c. Si j chauff un ballon d baudruch, son volum augmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 119

89 Annx 5b Évaluation formativ Corrigé 1. En partant d l imag d la cuisin ci-dssus t d ta cuisin à la maison, détrmin cinq changmnts d état qui pourraint s y produir. Ls xmpls puvnt varir. Voici ds réponss possibls : Exmpl État avant l changmnt État après l changmnt Changmnt d état fair bouillir d l au liquid gazux évaporation au sur l vntilatur gazux liquid condnsation placr du jll-o dans l réfrigératur liquid solid solidification fair déglr d la soup solid liquid liquéfaction 120 Scincs t tchnologi, 7 anné

90 placr ds fuills d pot-pourri dans un bol pour chassr l odur du biftck solid gazux sublimation 2. Qul postulat d la théori particulair pourrait xpliqur ls situations suivants? a. Lorsqu tu vrss du sabl dans l au, tu pux voir ls dux substancs. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. b. L au t la glac sont formés ds mêms particuls. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. c. Si j chauff un ballon d baudruch, son volum augmnt. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. Matièr t matériaux Bloc 1 121

91 Référntil Théori particulair Ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. L particuls sont soumiss à ds forcs d attraction. Évaporation ou vaporisation : Passag d l état liquid à l état gazux. Condnsation : Passag d l état gazux à l état liquid. Solidification ou congélation : Passag d l état liquid à l état solid. Liquéfaction ou fusion : Passag d l état solid à l état liquid. Sublimation : Passag d l état solid à l état gazux ou vic-vrsa (sans passr par l état liquid). 122 Scincs t tchnologi, 7 anné

92 Bloc 3 : La formation t la séparation ds mélangs Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Un solution s form lorsqu ls particuls d un soluté rncontrnt clls d un solvant, d sort qu ls forcs d attraction xrcés provoqunt lur réaménagmnt t qu ls particuls du solvant ntournt clls du soluté. C procédé put êtr très rapid comm il put êtr très lnt. Plusiurs facturs détrminnt la vitss d la formation d un solution 1. La natur du solvant t du soluté : Plus ls forcs d attraction ntr ls particuls sont grands, plus la dissolution sra rapid. 2. Ls collisions ntr ls particuls : À un tmpératur élvé, lorsqu l énrgi cinétiqu ds particuls st grand, la dissolution st généralmnt plus rapid. La théori particulair d la matièr stipul qu l au chaud possèd plus d énrgi qu l au froid. La formation d un solution nécssit habitullmnt d l énrgi. L énrgi décompos l soluté n plus ptits particuls, prmttant aux particuls du solvant d ls ntourr. Pour qu un solid puiss s dissoudr dans un liquid, ss particuls doivnt rompr lurs lins t s associr aux particuls du liquid. 3. La surfac xposé du soluté : Plus la surfac xposé du soluté st grand, plus il y aura d contacts ntr ls particuls du soluté t clls du solvant. 4. L agitation du solvant t du soluté : L agitation augmnt la vitss ds collisions ntr ls particuls t accélèr l procssus d dissolution. Trminologi propr aux solutions Diffusion : C st l mouvmnt ds particuls d soluté d un zon d fort concntration vrs un zon d faibl concntration. Ainsi, ds cristaux d soluté vrsés dans d l au auront tndanc à s répartir uniformémnt dans l solvant après un crtain tmps. Solution saturé : Solution dans laqull on a ajouté la quantité maximal d soluté à un tmpératur donné. Solution sursaturé : Solution dans laqull on a ajouté plus qu la quantité maximal d soluté qu put dissoudr l solvant à un tmpératur donné. Solution non saturé : Solution dans laqull on put dissoudr ncor plus d soluté dans la mêm quantité d solvant à un tmpératur donné. Matièr t matériaux Bloc 3 151

93 Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs La séparation ds composants ds mélangs doit ls rndr indépndants, tls qu ils l étaint avant la formation ds mélangs mécaniqus ou ds solutions. La formation ds mélangs mécaniqus n xig généralmnt pas d modifications d l énrgi ds particuls. On put s attndr à c qu ls tchniqus d séparation n soint pas ls mêms qu clls d formation ds solutions. La séparation du soluté t du solvant d un solution s opèr toujours par un changmnt d état qulconqu, slon la tchniqu choisi. Tchniqus d séparation ds solutions Dans c domain, on considèr ssntillmnt ds solutions dont l solvant st liquid, comm d l au. Évaporation : En chauffant la solution (ou n l xposant au solil), l solvant s évapor dans l air t s sépar du soluté. Lorsqu un crtain quantité d soluté form un précipité dans l bassin, il st parfois possibl d décantr l liquid pour l isolr. Distillation : En portant à ébullition la solution, l solvant dvint un vapur qu l on récolt à l état liquid après sa condnsation dans un apparil où circul un liquid rfroidissur. L soluté (liquid ou solid) dmur dans l contnant initial. Cristallisation : La solution st rfroidi à un tmpératur infériur au point d congélation du solvant. Clui-ci s cristallis n grand parti, laissant un solution baucoup plus concntré qu au début. Généralmnt, il faut répétr ctt tchniqu plusiurs fois. Tchniqus d séparation ds mélangs mécaniqus La séparation d un mélang mécaniqu s opèr n mttant à profit ls différncs ds propriétés caractéristiqus d ss composants. Il y a donc un très grand nombr d tchniqus d séparation. Voici ls plus courants : Tamisag : Lorsqu l mélang st composé d particuls d différnts taills, on l plac dans un tamis dont ls trous n laissront passr qu ls plus ptits particuls. Normalmnt, on répétra ctt tchniqu n utilisant d autrs tamis ayant ds trous d plus n plus ptits. Filtration : Si un mélang st constitué d un liquid t d un solid granulux, il s agit d l filtrr n utilisant un papir qui n laiss passr qu l liquid. Application d un Si un ds composants du mélang st un substanc magnétiqu (comm champ magnétiqu : d la limaill d fr) t qu l autr n l st pas (comm l sl), il s agit d la rtirr au moyn d un aimant. 152 Scincs t tchnologi, 7 anné

94 Sédimntation suivi Pour séparr l au d la bou, il faut laissr rposr l mélang t d décantation : prmttr aux particuls solids d tombr au fond du bassin (sédimntation), puis vrsr doucmnt l au n inclinant l bassin (décantation). Cntrifugation : Pour séparr ls particuls d différnts dnsités d un liquid, on fait tournr l mélang autour d un ax d rotation à grand vitss. Ls particuls sont séparés par la forc cntripèt, ls plus dnss s rtrouvant plus éloignés d l ax : c st ainsi qu l on sépar l lait d la crèm. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv réalis qu différnts facturs influnt sur la vitss d formation ds solutions. D plus, ll ou il détrmin ls limits ds solvants. Ell ou il manipul nsuit différnts solutions pour découvrir ls tchniqus d séparation proprs aux solutions t aux mélangs mécaniqus. L élèv dévlopp aussi ss habiltés à utilisr la méthod scintifiqu n apprnant à rédigr d bonns hypothèss vérifiabls. Vocabulair du bloc sédimntation tchniqu d séparation solution saturé décantation vitss d dissolution solution sursaturé cntrifugation surfac d contact solution non saturé dilution natur du soluté application d un champ magnétiqu tamisag tmpératur filtration diffusion volum agitation solvant évaporation Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs connaissnt ls facturs qui influncnt la vitss d dissolution, mais ont d la difficulté à xpliqur c qui s pass sur l plan particulair. Il faut mttr l accnt sur ls xplications à l aid d la théori particulair pndant ls xpérimntations. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr l journal scintifiqu; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; présntr oralmnt t par écrit ss rchrchs t ss découvrts à la suit d xpérincs; prndr t nrgistrr ds msurs avc la précision qui s impos; établir ds inférncs logiqus ou scintifiqus n partant d l énoncé d un problèm; s xprimr avc clarté, aisanc t assuranc n utilisant l vocabulair approprié; Matièr t matériaux Bloc 3 153

95 vérifir la vraismblanc d un répons; soumttr ss hypothèss sous form vrbal ou écrit. Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 13. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un laboratoir d informatiqu t à Intrnt. Matéril Pour l group-class bchr d 600 ml 300 ml d au sl d tabl tig d vrr cuillèr Pour chaqu élèv moyns d désignr ls élèvs (p. x., dossard, port-nom, mouchoir) Pour chaqu cntr d apprntissag Cntr d apprntissag A : L fft d l agitation sur la vitss d dissolution dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr tig d vrr cristaux d prmanganat d potassium ou d boisson aux fruits chronomètr Cntr d apprntissag B : L fft d la tmpératur sur la vitss d dissolution dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sucr cuillèr à msurr plaqu chauffant thrmomètr chronomètr tig d vrr Cntr d apprntissag C : L fft d la surfac d contact sur la vitss d dissolution dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sl d tabl gros sl cuillèr à msurr chronomètr tig d vrr 154 Scincs t tchnologi, 7 anné

96 Cntr d apprntissag D : L fft d la natur du soluté sur la vitss d dissolution dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sl d tabl sucr cuillèr à msurr chronomètr tig d vrr Cntr d apprntissag 1 : Tchniqus d séparation : l tamisag divrs tamis ayant ds trous d taills différnts mélang d argil, d limon, d sabl, d gravir t d cailloux contnants pour rcuillir chaqu composant du mélang Cntr d apprntissag 2 : Tchniqus d séparation : la filtration filtr à café mélang d au bouus ntonnoir contnant pour rcuillir l au filtré Cntr d apprntissag 3 : Tchniqus d séparation : application d un champ magnétiqu aimant mélang d poivr t d limaill d fr fuill d papir contnant pour rcuillir la limaill d fr Cntr d apprntissag 4 : Tchniqus d séparation : sédimntation t décantation éprouvtt avc bouchon n caoutchouc bchr d 50 ml mélang d huil t d flocons d pimnt Cntr d apprntissag 5 : Tchniqus d séparation : la cntrifugation ssorus à salad fuills d laitu mouillés bchr d 100 ml Cntr d apprntissag 6 : Tchniqus d séparation : l évaporation plaqu chauffant bchr d 250 ml 25 ml d un solution saturé d au salé pincs à bchr Évaluation formativ tig d vrr bchr plaqu chauffant Matièr t matériaux Bloc 3 155

97 100 ml d au quatr cubs d sucr totalisant 25 g 25 g d sucr 25 g d sl d tabl 25 g d gros sl Médias élctroniqus Rssourcs complémntairs Classmnt ds substancs Matièr t matériaux, 7 anné : Ls substancs purs t ls mélangs : l au d mr Annxs Annx 1A : Formulation d un hypothès Annx 1B : Exrcic Annx 1C : Exrcic Corrigé Annx 2 : Cntr d apprntissag A : L fft d l agitation sur la vitss d dissolution Annx 3 : Cntr d apprntissag B : L fft d la tmpératur sur la vitss d dissolution Annx 4 : Cntr d apprntissag C : L fft d la surfac d contact sur la vitss d dissolution Annx 5 : Cntr d apprntissag D : L fft d la natur du soluté sur la vitss d dissolution Annx 6 : Cntr d apprntissag 1 : Tchniqu d séparation : l tamisag Annx 7 : Cntr d apprntissag 2 : Tchniqu d séparation : la filtration Annx 8 : Cntr d apprntissag 3 : Tchniqu d séparation : application d un champ magnétiqu Annx 9 : Cntr d apprntissag 4 : Tchniqu d séparation : sédimntation t décantation Annx 10 : Cntr d apprntissag 5 : Tchniqu d séparation : la cntrifugation Annx 11 : Cntr d apprntissag 6 : Tchniqu d séparation : l évaporation Annx 12A : Réinvstissmnt Annx 12B : Réinvstissmnt Corrigé Annx 13A : Évaluation formativ Annx 13B : Évaluation formativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p t GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p , 26-27, t Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

98 Déroulmnt du bloc Mis n situation : 15 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Fair la simulation ci-après n group-class qui fra réalisr aux élèvs l importanc d l énrgi cinétiqu pour augmntr la vitss d dissolution. Rappl d sécurité S assurr qu il n y a pas d objts ncombrants dans la sall d class pndant la simulation ou fair l xpérinc dans un sall vid comm un gymnas. Divisr l group-class d la manièr suivant : nviron 90 % ds élèvs sront ds particuls d solvant nviron 10 % ds élèvs sront ds particuls d soluté. Donnr un dossard, un port-nom ou un mouchoir aux élèvs d manièr à séparr cux qui rprésntnt ls particuls d solvant d cux qui rprésntnt ls particuls d soluté. Dmandr aux élèvs rprésntant l soluté d s placr à l xtériur d la sall d class près d la port. Dmandr aux élèvs rprésntant l solvant d s disprsr uniformémnt dans la sall d class. Invitr ls élèvs rprésntant l solvant à s déplacr lntmnt dans la sall d class, tout n ssayant d gardr un disprsion uniform. Invitr ls élèvs rprésntant l soluté à ntrr dans la sall d class n s déplaçant lntmnt t n s disprsant uniformémnt parmi ls particuls d solvant. Dès qu lls t ils touchnt un particul d solvant, lls t ils doivnt ntrcroisr lurs bras t bougr nsmbl. Ctt action rprésnt un particul d soluté dissout dans l solvant. À l aid d un chronomètr, détrminr l tmps nécssair pour qu touts ls particuls d soluté soint dissouts. Rprndr la mêm activité n dmandant aux élèvs d s déplacr plus rapidmnt. Écrir ls dux tmps au tablau. Matièr t matériaux Bloc 3 157

99 Posr aux élèvs ls qustions suivants : Pourquoi y a-t-il un différnc d tmps ntr ls dux simulations? Qu st-c qui pourrait xpliqur ctt différnc? Dans un solution, commnt put-on augmntr la vitss d mouvmnt ds particuls? Qustionnr ls élèvs pour s assurr qu lls t ils comprnnnt qu l factur n ju st l augmntation d la tmpératur (d l énrgi ds particuls). Donnr un xplication n faisant ds lins avc la théori particulair. Plus ls particuls ont d énrgi (plus ls élèvs s déplacnt rapidmnt dans l gymnas), plus ls chancs qu un particul d solvant attir un particul d soluté sont grands. La dissolution s fait donc plus rapidmnt. Expérimntation : 120 minuts Facturs influnçant la vitss d formation d un solution Posr aux élèvs la qustion suivant : Y a-t-il ds moyns d augmntr la vitss d dissolution autrs qu l augmntation d la tmpératur? Expliqur aux élèvs qu lls t ils auront l occcasion d xpérimntr quatr moyns d fair varir la vitss d dissolution n visitant quatr cntrs d apprntissag. Rmttr ls annxs 1A t 1B à chaqu élèv. Lir n group-class l annx 1A n insistant sur ls six règls pour rédigr un bonn hypothès. Donnr ds xmpls pour chaqu règl. Posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu la méthod scintifiqu? Qu st-c qu un hypothès? Lir ls consigns d l annx 1B n posant aux élèvs la qustion suivant : Qu ntnd-on par confirmr ou infirmr un hypothès? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt n s inspirant d l ncadré avant d commncr la tâch. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d corrigr ds hypothèss qui sont mal rédigés t d détrminr la règl qui n a pas été suivi. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? La list ds six règls à suivr pour rédigr un bonn hypothès. 158 Scincs t tchnologi, 7 anné

100 Commnt j m y prnds? J lis l hypothès mal rédigé, j rlis ls six règls, j trouv cll qui n a pas été rspcté t j réécris l hypothès corrctmnt. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J utilis la list ds six règls pour rédigr un bonn hypothès, j dmand l aid d un ou d un camarad, ou d mon nsignant ou d mon nsignant. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs d analysr la prmièr hypothès t lur laissr l tmps d la rédigr corrctmnt. Rvoir la prmièr hypothès t la corrigr. Invitr ls élèvs à fair l travail d l annx 1C n équips d dux. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Fair réfléchir ls élèvs sur lur apprntissag n ls qustionnant t n s assurant qu lls t ils comprnnnt l importanc d bin rédigr un hypothès pour pouvoir la vérifir plus facilmnt. Préparr ls quatr cntrs d apprntissag, chacun contnant l matéril pour détrminr ls facturs qui influnt sur la vitss d dissolution. Si l group-class comprnd plusiurs élèvs, il sra nécssair d formr plusiurs équips d dux qui travaillront au mêm cntr d apprntissag. Il faudra prévoir la quantité d matéril n conséqunc. Rmttr ls annxs 2 à 5 à chaqu élèv. Rappl d sécurité Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt. Insistr sur l importanc d n rin portr à la bouch, surtout pndant un xpérinc utilisant ds produits chimiqus. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Matièr t matériaux Bloc 3 159

101 Voir à c qu la suprvision soit adéquat s il y a utilisation d un sourc d chalur. N jamais laissr un ou un élèv s déplacr avc un liquid chaud. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Lir la march à suivr ds annxs 2 à 5 avc ls élèvs n posant ds qustions tlls qu : Quls sont ls quatr facturs qui influnt sur la vitss d dissolution d un soluté t qui sront mis à l ssai dans cs quatr xpérincs? Qulls sont ls msurs d sécurité à prndr au cntr d apprntissag A? Qu faut-il fair au cntr d apprntissag B? Pratiqu guidé Divisr l group-class n quatr. Dans chacun ds quatr groups, formr ds équips d dux. Informr ls élèvs qu lls t ils dvront passr nviron 15 minuts à chacun ds quatr cntrs d apprntissag. Insistr sur la sécurité, surtout n c qui concrn l utilisation d la plaqu chauffant t ls msurs à prndr si l on cass du vrr. S assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d chaqu cntr d apprntissag. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu ds élèvs pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Invitr ls élèvs à notr lurs obsrvations dans l tablau d obsrvations. Dmandr aux élèvs d répondr n group-class aux qustions d analys ds annxs 2 à 5 t d formulr un conclusion qui confirm ou non l hypothès lorsqu ls obsrvations sront trminés. Pour vérifir ls hypothèss, invitr qulqus élèvs à lir à voix haut lur hypothès d un ds xpérincs. En group-class, rvoir ls six règls pour s assurr qu ls hypothèss s y conformnt. Si lls n s y conformnt pas, fournir un xplication au group-class. Animr un discussion portant sur ls résultats ds xpérincs ffctués n cntrs d apprntissag. Fair rssortir, pour chacun, ls lins avc la théori particulair. Par xmpl : 160 Scincs t tchnologi, 7 anné

102 Annx 2 : Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. L agitation du mélang augmnt la vitss ds collisions ntr ls particuls t la vitss d dissolution. Annx 3 : Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant. La tmpératur élvé augmnt aussi la vitss ds collisions ntr ls particuls t la vitss d dissolution. Annx 4 : Ls particuls sont séparés par ds intrstics. Dmandr aux élèvs d corrigr la sction Analys, au bsoin. Présntr aux élèvs ls quatr facturs qui influnt sur la vitss d dissolution. Plusiurs facturs détrminnt la vitss d la formation d un solution. 1. La natur du solvant t du soluté : Plus ls forcs d attraction ntr ls particuls sont grands, plus la dissolution sra rapid. 2. Ls collisions ntr ls particuls : À tmpératur élvé, lorsqu l énrgi cinétiqu ds particuls st grand, la dissolution st généralmnt plus rapid. La théori particulair d la matièr stipul qu l au chaud possèd plus d énrgi qu l au froid. La formation d un solution nécssit habitullmnt d l énrgi. L énrgi décompos l soluté n plus ptits particuls, prmttant aux particuls du solvant d ls ntourr. Pour qu un solid puiss s dissoudr dans un liquid, ss particuls doivnt rompr lurs lins t s associr aux particuls du liquid. 3. La surfac xposé du soluté : Plus la surfac xposé du soluté st grand, plus il y a d contacts ntr ls particuls du soluté t clls du solvant. 4. L agitation du solvant t du soluté : L agitation augmnt la vitss ds collisions ntr ls particuls t accélèr l procssus d dissolution. Invitr ls élèvs à résumr, dans lurs proprs mots, ls quatr facturs qui influnt sur la vitss d dissolution. Rmttr un copi ds définitions d l ncadré ci-dssus aux élèvs pour qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Invitr ls élèvs à ajoutr ls annxs 2 à 5 à lur rliur à annaux d scincs. Placr ls xprssions vitss d dissolution, surfac d contact, natur du soluté t ls mots tmpératur, diffusion t agitation sur la grand cart sémantiqu. Fair l xpérinc ci-après n group-class. Invitr un ou un élèv à vnir n avant d la sall d class. Dmandr à l élèv d ajoutr du sl dans l bchr contnant 300 ml d au, un cuillré à la fois. Agitr la solution avc la tig d vrr. Encouragr l élèv à continur d ajoutr du sl jusqu à c qu il n puiss plus s dissoudr. Matièr t matériaux Bloc 3 161

103 À c momnt, posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu st-c qui s pass? Pourquoi l sl n put-il plus s dissoudr? Commnt pourrait-on ajoutr plus d sl à la solution? Expliqur aux élèvs qu un solution qui a attint sa quantité maximal d soluté st dit saturé. Ajoutr qu, si la solution n contint moins, ll st non saturé t qu, si ll n contint plus, ll st sursaturé. Écrir, au tablau, la définition suivant : Solution saturé : Solution dans laqull on a ajouté la quantité maximal d soluté à un tmpératur donné. Posr aux élèvs la qustion suivant : Pourquoi doit-on précisr «à un tmpératur donné» dans la définition du mot saturé? (parc qu la tmpératur a un fft sur la dissolution) Écrir, au tablau, la définition d un solution non saturé t d un solution sursaturé. Solution sursaturé : Solution dans laqull on a ajouté plus qu la quantité maximal d soluté qu put dissoudr l solvant à un tmpératur donné. Solution non saturé : Solution dans laqull on put dissoudr ncor plus d soluté dans la mêm quantité d solvant à un tmpératur donné. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lir avc ux ls définitions t lur dmandr d surlignr ls mots importants. Lur dmandr d collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Posr aux élèvs l problèm suivant : Commnt pourrais-tu détrminr la quantité xact d sucr nécssair pour qu un solution d au (50 ml) t d sucr soit saturé? En équips d dux, laissr l tmps aux élèvs d réfléchir sur un protocol xpérimntal t d l écrir dans l journal scintifiqu. Not : Si l tmps l prmt, ls élèvs puvnt xpérimntr lur propr protocol avant qu on lur n présnt un. Fair un rtour n dmandant à qulqus équips d présntr lur protocol. Animr un rmu-ménings dans l but d écrir, au tablau, un bon protocol. 162 Scincs t tchnologi, 7 anné

104 Placr l xprssion non saturé t ls mots saturé t sursaturé sur la grand cart sémantiqu. Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Préparr ls six cntrs d apprntissag, chacun contnant l matéril pour montrr un tchniqu d séparation. Si l group-class comprnd plusiurs élèvs, il sra nécssair d formr plusiurs équips d dux qui travaillront au mêm cntr d apprntissag. Il faudra prévoir la quantité d matéril n conséqunc. Pratiqu guidé Lir la march à suivr ds annxs 6 à 11 avc ls élèvs n posant ds qustions tlls qu : Qulls sont ls tchniqus d séparation ds annxs 6 à 11? Ls tchniqus d séparation prmttnt-lls d séparr ds solutions ou ds mélangs hétérogèns? Qulls sont ls msurs d sécurité à prndr au cntr d apprntissag 2? Qu faut-il fair au cntr d apprntissag 3? Rappl d sécurité Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d liquid autr qu l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. Voir à c qu la suprvision soit adéquat s il y a utilisation d un sourc d chalur. N jamais laissr un ou un élèv s déplacr avc un liquid chaud. Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Divisr l group-class n cinq. Dans chacun ds cinq groups, formr ds équips d dux. Informr ls élèvs qu lls t ils dvront passr nviron 8 minuts à chacun ds cinq cntrs d apprntissag. S assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d chaqu cntr d apprntissag. Invitr ls élèvs à xpérimntr aux cntrs d apprntissag. Matièr t matériaux Bloc 3 163

105 Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu ds élèvs pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Dmandr aux élèvs d répondr aux qustions d application ds annxs 6 à 11 n utilisant l plan d qustionnmnt lorsqu ls xpérincs sront trminés. Animr un discussion portant sur ls six xpérincs ffctués n cntrs d apprntissag. Fair rssortir ds xmpls d application dans la vi courant pour chacun ds tchniqus d séparation xpérimntés (sction Application). Dmandr aux élèvs d nommr ls typs d mélangs avc lsquls dvrait êtr utilisé chacun d cs tchniqus. Dmandr aux élèvs d corrigr la sction Application, au bsoin. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lir avc ux ls définitions t lur dmandr d surlignr ls mots importants. Lur dmandr d collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Évaporation : En chauffant la solution (ou n l xposant au solil), l solvant s évapor dans l air t s sépar du soluté. Lorsqu un crtain quantité d soluté form un précipité dans l bassin, il st parfois possibl d décantr l liquid pour l isolr. Tamisag : Lorsqu l mélang st composé d particuls d différnts taills, on l plac dans un tamis dont ls trous n laissront passr qu ls plus ptits particuls. Normalmnt, on répétra ctt tchniqu n utilisant d autrs tamis ayant ds trous d plus n plus ptits. Filtration : Si un mélang st constitué d un liquid t d un solid granulux, il s agit d l filtrr n utilisant un papir qui n laiss passr qu l liquid. Application d un champ magnétiqu : Si un ds composants st un substanc magnétiqu (comm la limaill d fr), t qu l autr n l st pas (comm l sl), il s agit d la rtirr au moyn d un aimant. Sédimntation suivi d décantation : Pour séparr l au d la bou, il faut laissr rposr l mélang t prmttr aux particuls solids d tombr au fond du bassin (sédimntation), puis vrsr doucmnt l au n inclinant l bassin (décantation). Cntrifugation : Pour séparr ls particuls d différnts dnsités d un liquid, on fait tournr l mélang autour d un ax d rotation à grand vitss. Ls particuls sont séparés par la forc cntripèt, ls plus dnss s rtrouvant plus éloignés d l ax : c st ainsi qu on sépar l lait d la crèm. 164 Scincs t tchnologi, 7 anné

106 Pratiqu autonom Invitr ls élèvs à dssinr la tchniqu d séparation ds mélangs à côté ds définitions. Placr ls mots tamisag, filtration, cntrifugation, sédimntation, décantation t l xprssion application d un champ magnétiqu sur la grand cart sémantiqu. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d fair un diagramm ds élémnts qu lls t ils ont appris. Rvoir ls élémnts d apprntissag à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 10 minuts Pratiqu autonom Distribur ds photocopis d l annx 12A (Réinvstissmnt). Invitr ls élèvs à l insérr dans lur rliur à annaux d scincs. Lur dmandr d y notr ds xmpls d l application ds tchniqus d séparation ds mélangs dans la vi courant. Évaporation Tamisag Filtration Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Tchniqus Application d un champ magnétiqu Sédimntation suivi d décantation Cntrifugation Applications dans la vi courant Fair un rtour à l aid d l annx 12B t ncouragr ls élèvs à nrichir lurs réponss avc ds xmpls provnant ds autrs élèvs du group-class. Dmandr aux élèvs d rmplir l tablau ci-dssous n y écrivant ls xprssions au bons ndroits. Facturs influnçant la vitss d dissolution Dissolution plus lnt Dissolution plus rapid Matièr t matériaux Bloc 3 165

107 bass tmpératur gros cristaux substanc pu solubl dans l solvant haut tmpératur diffusion sans agitation ptits cristaux substanc très solubl dans l solvant utilisation d un agitatur Corrigr l tablau n group-class. Évaluation formativ : 25 minuts Rmttr l annx 13A à chaqu élèv. Lir ls qustions d l annx 13A avc ls élèvs pour qu lls t ils ls comprnnnt bin. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 13A lorsqu ls élèvs l ont trminé t n fair l évaluation formativ n y écrivant ds commntairs inspirés d l annx 13B. 166 Scincs t tchnologi, 7 anné

108 Annx 1a Formulation d un hypothès Dans la méthod scintifiqu, tu dois émttr un hypothès après avoir détrminé l but d ton xpérinc ou l problèm à résoudr. Un hypothès, c st un xplication plausibl t tmporair d un phénomèn. L hypothès st vérifié à l aid d un xpérinc scintifiqu. À la fin d l xpérinc, l hypothès st soit confirmé ou infirmé, n fonction ds résultats obtnus. Par xmpl, Joël émt l hypothès suivant : «On postul qu touts ls piècs d monnai canadinn sont magnétiqus.» À l aid d un xpérinc, il fait plusiurs ssais pour vérifir son hypothès. À la fin, il pourra l accptr ou la rjtr. Voici qulqus règls qui prmttnt d rédigr un bonn hypothès : 1. Commncr l hypothès par l xprssion «On postul qu...» 2. Formulr l hypothès d façon clair t concis : ls hypothèss longus n sont pas nécssairmnt ls millurs. 3. S assurr qu l hypothès st vraismblabl. Par xmpl, l hypothès «On postul qu un poisson roug put mangr un rquin par jour» n st pas vraismblabl. 4. S assurr qu l hypothès st vérifiabl. Pourrais-tu vraimnt vérifir ton hypothès n faisant un xpérinc? Par xmpl, tu émts l hypothès «La mass d l univrs st d kg». Avc l matéril dont tu disposs, pux-tu vraimnt vérifir ctt hypothès? 5. S assurr qu l hypothès port sur un sul phénomèn. Par xmpl, l hypothès : «On postul qu l mrl d Amériqu pond ntr 3 t 5 œufs à la fois t qu il consomm 500 g d grains d tournsol t d sésam par smain» srait difficil à vérifir parc qu ll contint trop d élémnts. Si tu as plusiurs élémnts à vérifir, émts plusiurs hypothèss t fais plusiurs xpérincs distincts pour vérifir chacun d lls. 6. Ton hypothès doit êtr précis. Si ll st trop général, ll sra difficil à vérifir. Par xmpl, «On postul qu ctt chaîn stéréo produit un fort intnsité sonor.» Ctt hypothès st difficil à vérifir parc qu ll n st pas précis. On n sait pas xactmnt c qu vut dir «un fort intnsité sonor». Il srait préférabl d rformulr comm suit : «On postul qu ctt chaîn stéréo produit un intnsité sonor maximal d 120 db.» Matièr t matériaux Bloc 3 167

109 Annx 1b Exrcic Pour chaqu hypothès, trouv la règl qui n a pas été rspcté t réécris l hypothès d manièr à suivr touts ls règls. Hypothès rédigé incorrctmnt On postul qu l chat mang un ptit quantité d nourritur sèch par jour. J pns qu l prmanganat d potassium s dissout dans l au pour formr un solution violtt. On postul qu l motur d rchrch Googl st plus rapid, plus fficac t plus facil à utilisr qu l motur d rchrch Yahoo. On postul qu la voitur Va- Vit put attindr un vitss d km/h sur la rout. On postul qu ctt ampoul élctriqu d 100 W n émt put-êtr pas vraimnt d chalur util pour la survi ds animaux lorsqu ll st allumé plus d 12 hurs par jour n raison d sa coulur. On postul qu n utilisant ordinaturs on put ffctur dux milliards d additions par scond. Règl non rspcté Hypothès rédigé corrctmnt 168 Scincs t tchnologi, 7 anné

110 Annx 1c Exrcic Corrigé Pour chaqu hypothès, détrmin la règl qui n a pas été rspcté t réécris l hypothès d manièr à suivr touts ls règls. Hypothès rédigé incorrctmnt On postul qu l chat mang un ptit quantité d nourritur sèch par jour. J pns qu l prmanganat d potassium s dissout dans l au pour formr un solution violtt. On postul qu l motur d rchrch Googl st plus rapid, plus fficac t plus facil à utilisr qu l motur d rchrch Yahoo. On postul qu la voitur Va- Vit put attindr un vitss d km/h sur la rout. On postul qu ctt ampoul élctriqu d 100 W n émt put-êtr pas vraimnt d chalur util pour la survi ds animaux lorsqu ll st allumé plus d 12 hurs par jour n raison d sa coulur. On postul qu n utilisant ordinaturs on put ffctur dux milliards d additions par scond. Règl non rspcté Hypothès rédigé corrctmnt n 6 On postul qu l chat mang moins d 100 g d nourritur sèch par jour. n 1 On postul qu l prmanganat d potassium s dissout dans l au pour formr un solution violtt. n 5 On postul qu l motur d rchrch Googl st plus rapid qu l motur d rchrch Yahoo. n 3 On postul qu la voitur Va-Vit put attindr un vitss d 278 km/h sur la rout. n 2 On postul qu un ampoul élctriqu d 100 W n émt pas assz d chalur pour augmntr d 3 C la tmpératur d un cag d souris. n 4 On postul qu n utilisant un ordinatur on put ffctur additions à la scond. Matièr t matériaux Bloc 3 169

111 Annx 2 Cntr d apprntissag A L fft d l agitation sur la vitss d dissolution Corrigé Problèm Découvrir l fft d l agitation sur la vitss d dissolution d un soluté. Hypothès Utilis ls six règls d l annx 1 pour rédigr ton hypothès au sujt d l fft d l agitation sur la vitss d dissolution d un soluté. N oubli pas qu ton hypothès doit êtr vérifiabl avc l xpérinc. On postul qu Matéril dux bchrs d 250 ml tig d vrr 150 ml d au dans chaqu bchr cristaux d prmanganat d potassium chronomètr cuillèr à msurr March à suivr 1. Vrsr 150 ml d au dans chaqu bchr. 2. Vrsr 5 ml d prmanganat d potassium dans un ds bchrs t démarrr l chronomètr. 3. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au sans agitr la solution. 4. Notr ss obsrvations qualitativs dans l tablau ds obsrvations. 5. Vrsr 5 ml d prmanganat d potassium dans l duxièm bchr t démarrr l chronomètr. 6. Utilisr la tig d vrr pour agitr la solution. 7. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au. 8. Notr ss obsrvations qualitativs dans l tablau ds obsrvations. 170 Scincs t tchnologi, 7 anné

112 Tablau ds obsrvations Bchr 1 (sans agitation) Tmps rquis pour un dissolution complèt Obsrvations qualitativs 2 (avc agitation) Analys 1. Lis la définition suivant : La diffusion, c st l mouvmnt ds particuls d soluté d un zon d fort concntration vrs un zon d faibl concntration sans aid mécaniqu. Dans qul bchr as-tu obsrvé c phénomèn? Justifi ta répons. 2. En utilisant la théori particulair, xpliqu pourquoi la dissolution a été plus rapid dans un bchr qu dans l autr. Conclusion Indiqu si ton hypothès st valabl ou non. Matièr t matériaux Bloc 3 171

113 Annx 3 Cntr d apprntissag B L fft d la tmpératur sur la vitss d dissolution Problèm Découvrir l fft d la tmpératur sur la vitss d dissolution d un soluté. Hypothès Utilis ls six règls d l annx 1 pour rédigr ton hypothès au sujt d l fft d la tmpératur sur la vitss d dissolution d un soluté. N oubli pas qu ton hypothès doit êtr vérifiabl avc l xpérinc. On postul qu Matéril dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sucr cuillèr à msurr plaqu chauffant thrmomètr chronomètr tig d vrr March à suivr 1. Vrsr 150 ml d au dans chaqu bchr. 2. Prndr la tmpératur d l au du prmir bchr. Ell dvrait êtr à la tmpératur ambiant, c st-à-dir à nviron 20 C. 3. Vrsr 60 ml d sucr dans l prmir bchr t démarrr l chronomètr. 4. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc la tig d vrr. 5. Déposr l duxièm bchr sur la plaqu chauffant jusqu à c qu la tmpératur d l au attign 50 C. 6. Vrsr 60 ml d sucr dans l duxièm bchr t démarrr l chronomètr. Tntr d maintnir la tmpératur à 50 C. 7. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc un tig d vrr comm à l étap Scincs t tchnologi, 7 anné

114 Tablau ds obsrvations Bchr Tmps rquis pour un dissolution complèt 1 (tmpératur ambiant) 2 (tmpératur d 50 C) Analys En utilisant la théori particulair, xpliqu pourquoi la dissolution a été plus rapid dans un bchr qu dans l autr. Conclusion Indiqu si ton hypothès st valabl ou non. Matièr t matériaux Bloc 3 173

115 Annx 4 Cntr d apprntissag C L fft d la surfac d contact sur la vitss d dissolution Problèm Découvrir l fft d la surfac d contact sur la vitss d dissolution d un soluté. Hypothès Utilis ls six règls d l annx 1 pour rédigr ton hypothès au sujt d l fft d la surfac d contact sur la vitss d dissolution d un soluté. N oubli pas qu ton hypothès doit êtr vérifiabl avc l xpérinc. On postul qu Matéril dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sl d tabl gros sl cuillèr à msurr chronomètr tig d vrr March à suivr 1. Vrsr 150 ml d au dans chaqu bchr. 2. Vrsr 45 ml d sl d tabl dans l prmir bchr t démarrr l chronomètr. 3. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc un tig d vrr. 4. Vrsr 45 ml d gros sl dans l duxièm bchr t démarrr l chronomètr. 5. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc un tig d vrr comm à l étap Scincs t tchnologi, 7 anné

116 Tablau ds obsrvations Bchr Tmps rquis pour un dissolution complèt 1 (solution d sl d tabl) 2 (solution d gros sl) Analys En utilisant la théori particulair, xpliqu pourquoi la dissolution a été plus rapid dans un bchr qu dans l autr. Conclusion Indiqu si ton hypothès st valabl ou non. Matièr t matériaux Bloc 3 175

117 Annx 5 Cntr d apprntissag D L fft d la natur du soluté sur la vitss d dissolution Problèm Découvrir l fft d la natur du soluté sur sa vitss d dissolution. Hypothès Utilis ls six règls d l annx 1 pour rédigr ton hypothès au sujt d l fft d la natur du soluté sur sa vitss d dissolution. N oubli pas qu ton hypothès doit êtr vérifiabl avc l xpérinc. On postul qu Matéril dux bchrs d 250 ml 150 ml d au dans chaqu bchr sl d tabl sucr cuillèr à msurr chronomètr tig d vrr March à suivr 1. Vrsr 150 ml d au dans chaqu bchr. 2. Vrsr 45 ml d sl d tabl dans l prmir bchr t démarrr l chronomètr. 3. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc un tig d vrr. 4. Vrsr 45 ml d sucr dans l duxièm bchr t démarrr l chronomètr. 5. Notr l tmps d dissolution d tous ls cristaux dans l au n l agitant avc un tig d vrr comm à l étap Scincs t tchnologi, 7 anné

118 Tablau ds obsrvations Bchr Tmps rquis pour un dissolution complèt 1 (solution d sl d tabl) 2 (solution d sucr) Analys Si tu fabriquais ds cristaux pour l bain t qu ls consommaturs t ls consommatrics préféraint ds cristaux qui gardnt lur form l plus longtmps possibl, qu choisirais-tu comm ingrédint d bas : l sl ou l sucr? Justifi ta répons. Conclusion Indiqu si ton hypothès st valabl ou non. Matièr t matériaux Bloc 3 177

119 Annx 6 Cntr d apprntissag 1 Tchniqu d séparation : l tamisag But Découvrir la tchniqu d séparation d un mélang mécaniqu par tamisag. Matéril divrs tamis ayant ds trous d différnts taills mélang d argil, d limon, d sabl, d gravir t d cailloux contnants pour rcuillir chaqu composant du mélang March à suivr 1. Vrsr l mélang dans l tamis ayant ls plus gros trous t l scour au-dssus d un contnant pour rcuillir ls cailloux dans l tamis. 2. Mttr ls cailloux d côté. 3. Rmttr l mélang qui rst dans un plus ptit tamis pour récupérr l gravir. 4. Répétr ls étaps 1 à 3 n réduisant progrssivmnt la taill ds trous du tamis pour rtirr l sabl, l limon t l argil du mélang. 5. Rmélangr ls cinq composants pour la prochain équip d dux élèvs. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis un tamis. 2. Avc quls typs d mélangs put-on utilisr l tamisag? 178 Scincs t tchnologi, 7 anné

120 Annx 7 Cntr d apprntissag 2 Tchniqu d séparation : la filtration But Découvrir la tchniqu d séparation d un mélang mécaniqu par filtration. Matéril filtr à café mélang d au bouus ntonnoir contnant pour rcuillir l au filtré March à suivr 1. Glissr l filtr à café dans l ntonnoir. 2. Tnir l ntonnoir au-dssus du contnant. 3. Vrsr doucmnt l au bouus dans l filtr à café. 4. Rcuillir l au filtré. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis un filtr. 2. Avc quls typs d mélangs put-on utilisr la filtration? Matièr t matériaux Bloc 3 179

121 Annx 8 Cntr d apprntissag 3 Tchniqu d séparation : application d un champ magnétiqu But Découvrir la tchniqu d séparation d un mélang mécaniqu par l application d un champ magnétiqu. Matéril aimant mélang d poivr t d limaill d fr fuill d papir contnant pour rcuillir la limaill d fr March à suivr 1. Enrobr l aimant d la fuill d papir t l approchr du mélang d poivr t d limaill d fr. 2. Tnir l aimant t la limaill d fr au-dssus du contnant. 3. Rtirr l aimant d la fuill d papir. La limaill d fr tombra dans l contnant. Not : Utilisr un fuill d papir parc qu, si la limaill d fr s attach dirctmnt à l aimant, ll sra très difficil à nlvr. Sécurité : Bin s lavr ls mains après avoir manipulé la limaill d fr. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis un champ magnétiqu. 2. Avc quls typs d mélangs put-on utilisr un champ magnétiqu? 180 Scincs t tchnologi, 7 anné

122 Annx 9 Cntr d apprntissag 4 Tchniqu d séparation : sédimntation t décantation But Découvrir la tchniqu d séparation d un mélang mécaniqu par un sédimntation suivi d un décantation. Matéril éprouvtt avc bouchon n caoutchouc bchr d 50 ml mélang d huil t d flocons d pimnt March à suivr 1. Rmplir l éprouvtt aux trois quarts du mélang d huil t d pimnts. 2. Mttr l bouchon t agitr. 3. Laissr sédimntr l mélang jusqu à c qu tous ls morcaux d pimnt soint au fond d l éprouvtt. 4. Vrsr lntmnt l huil dans l bchr n laissant ls morcaux d pimnt au fond d l éprouvtt. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis la sédimntation t la décantation. 2. Avc quls typs d mélangs put-on utilisr la sédimntation t la décantation? Matièr t matériaux Bloc 3 181

123 Annx 10 Cntr d apprntissag 5 Tchniqu d séparation : la cntrifugation But Découvrir la tchniqu d séparation d un mélang mécaniqu par la cntrifugation. Matéril ssorus à salad fuills d laitu mouillés bchr d 100 ml March à suivr 1. Mttr ls fuills d laitu dans l ssorus à salad. 2. Fair fonctionnr l ssorus pndant 30 sconds. 3. Rtirr la laitu t vrsr l au dans l bchr. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis la cntrifugation. 2. Avc quls typs d mélangs put-on utilisr la cntrifugation? 182 Scincs t tchnologi, 7 anné

124 Annx 11 Cntr d apprntissag 6 Tchniqu d séparation : l évaporation But Découvrir la tchniqu d séparation d un solution par évaporation. Matéril plaqu chauffant bchr d 250 ml 25 ml d un solution saturé d au salé pincs à bchr March à suivr 1. Vrsr 25 ml d la solution saturé d au salé dans l bchr. 2. Déposr l bchr sur la plaqu chauffant t fair bouillir l au. 3. Obsrvr l évaporation t rtirr l bchr d la plaqu chauffant à l aid ds pincs lorsqu il n rst qu l sl. Sécurité Fair attntion lorsqu on manipul ds objts chauds t évitr d ls touchr. Utilisr ls pincs à bchr pour déplacr l bchr chaud. Application 1. Donn un xmpl d la vi courant où l on utilis l évaporation. 2. Avc quls typs d solutions put-on utilisr l évaporation? Matièr t matériaux Bloc 3 183

125 Annx 12a Réinvstissmnt 1. Trouv ds applications d cs tchniqus d séparation ds composants ds mélangs dans la vi courant. Évaporation Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Tchniqus Applications dans la vi courant Tamisag Filtration Application d un champ magnétiqu Sédimntation suivi d décantation Cntrifugation 2. Insèr ls trms ci-dssous au bon ndroit. Facturs influnçant la vitss d dissolution Dissolution plus lnt Dissolution plus rapid bass tmpératur gros cristaux substanc pu solubl dans l solvant haut tmpératur diffusion sans agitation ptits cristaux substanc très solubl dans l solvant utilisation d un agitatur 184 Scincs t tchnologi, 7 anné

126 Annx 12b Réinvstissmnt Corrigé 1. Trouv ds applications d cs tchniqus d séparation ds composants ds mélangs dans la vi courant. Réponss possibls : Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Tchniqus Applications dans la vi courant Évaporation Fair du sirop d érabl, récupérr l sl dans l au salé. Tamisag Filtration Application d un champ magnétiqu Lavr ls légums, séparr l au du riz, séparr ls grains d blé, cuillir crtains fruits t légums. Fair du café, utilisr l au du robint, préparr du sirop d érabl, ntrtnir la piscin. Séparr l métal dans ls parcs à frraill. Sédimntation suivi d décantation Traitr l au, lavr ls fruits t ls légums, fair cuir ds pomms d trr dans l au. Cntrifugation Crér un courant dans la piscin pour apportr la salté au miliu, séparr la crèm du lait. 2. Insèr ls trms ci-dssous au bon ndroit. Facturs influnçant la vitss d dissolution Dissolution plus lnt Dissolution plus rapid bass tmpératur substanc pu solubl dans l solvant diffusion sans agitation ptits cristaux gros cristaux haut tmpératur substanc très solubl dans l solvant utilisation d un agitatur Matièr t matériaux Bloc 3 185

127 Annx 13a Évaluation formativ 1. Ton nsignant ou ton nsignant mt à ta disposition l matéril suivant : tig d vrr bchr plaqu chauffant 100 ml d au quatr cubs d sucr totalisant 25 g 25 g d sucr 25 g d sl d tabl 25 g d gros sl Ell ou il t lanc un défi. Avc l matéril disponibl, tu dois fair dissoudr l plus rapidmnt possibl 25 g d sl ou d sucr dans 100 ml d au. Expliqu la façon dont tu t y prndras pour réussir. 186 Scincs t tchnologi, 7 anné

128 2. Dans chacun ds xmpls, détrmin la tchniqu d séparation la plus approprié. a) À l épicri, tu pux achtr du sl marin, c st-à-dir du sl qui a été xtrait d l au d mr. Qull tchniqu d séparation st utilisé par ls usins d sl marin pour l xtrair d l au d mr? Justifi ton choix. b) Carolin vut rcuillir du sabl sédimnté du fond d un contnant d au. Ell pns utilisr l évaporation, mais ll croit qu c sra trop long parc qu ll n a pas d sourc d chalur. Qull tchniqu, autr qu la filtration, pourrait-ll utilisr avant l évaporation pour rtirr un bonn parti d l au? Justifi ton choix. c) Jérôm croit qu il put s nrichir n chrchant ds bijoux cachés dans l sabl à la plag. Qull tchniqu pourrait-il utilisr? Justifi ton choix. d) Un frm laitièr vut xtrair la crèm du lait pour produir du lait écrémé. Qull tchniqu ls propriétairs d ctt frm dvraint-ils utilisr? Justifi ton choix. (Indic : La crèm t l lait n ont pas la mêm dnsité.) ) Isabll vut nttoyr l au d sa piscin. Ell st plin d fuills, d inscts t d aiguills d pin. Qull tchniqu dvrait-ll utilisr? Justifi ton choix. Matièr t matériaux Bloc 3 187

129 f) Vincnt vut fair ds pâtissris. Il doit s débarrassr du grm d blé t du son dans sa farin. Qull tchniqu dvrait-il utilisr? Justifi ton choix. 3. Anni croit qu ll put séparr ls piècs d 1 cnt d un mélang à l aid d un aimant. Rédig un hypothès qu ll pourrait vérifir à c sujt n tnant compt ds six règls qu tu as appriss. On postul qu 188 Scincs t tchnologi, 7 anné

130 Annx 13b Évaluation formativ Corrigé 1. Ton nsignant ou ton nsignant mt à ta disposition l matéril suivant : tig d vrr bchr plaqu chauffant 100 ml d au quatr cubs d sucr totalisant 25 g 25 g d sucr 25 g d sl d tabl 25 g d gros sl Ell ou il t lanc un défi. Avc l matéril disponibl, tu dois fair dissoudr l plus rapidmnt possibl 25 g d sl ou d sucr dans 100 ml d au. Expliqu la façon dont tu t y prndras pour réussir. Élémnts d réponss nécssairs : Tnir compt d la natur du soluté. À tmpératur plus élvé, la dissolution st plus rapid. Plus la surfac xposé du soluté st grand, plus la dissolution st rapid. L agitation augmnt la vitss d dissolution. 2. Dans chacun ds xmpls, détrmin la tchniqu d séparation la plus approprié. a) À l épicri, tu pux achtr du sl marin, c st-à-dir du sl qui a été xtrait d l au d mr. Qull tchniqu d séparation st utilisé par ls usins d sl marin pour l xtrair d l au d mr? Justifi ton choix. évaporation b) Carolin vut rcuillir du sabl sédimnté du fond d un contnant d au. Ell pns utilisr l évaporation, mais ll croit qu c sra trop long parc qu ll n a pas d sourc d chalur. Qull tchniqu, autr qu la filtration, pourrait-ll utilisr avant l évaporation pour rtirr un bonn parti d l au? Justifi ton choix. sédimntation suivi d décantation c) Jérôm croit qu il put s nrichir n chrchant ds bijoux cachés dans l sabl à la plag. Qull tchniqu pourrait-il utilisr? Justifi ton choix. Matièr t matériaux Bloc 3 189

131 application d un champ magnétiqu d) Un frm laitièr vut xtrair la crèm du lait pour produir du lait écrémé. Qull tchniqu ls propriétairs d ctt frm dvraint-ils utilisr? Justifi ton choix. (Indic : La crèm t l lait n ont pas la mêm dnsité.) cntrifugation ) Isabll vut nttoyr l au d sa piscin. Ell st plin d fuills, d inscts t d aiguills d pin. Qull tchniqu dvrait-ll utilisr? Justifi ton choix. Filtration (ll pourrait commncr par un cntrifugation) f) Vincnt vut fair ds pâtissris. Il doit s débarrassr du grm d blé t du son dans sa farin. Qull tchniqu dvrait-il utilisr? Justifi ton choix. L tamisag 3. Anni croit qu ll put séparr ls piècs d 1 cnt d un mélang à l aid d un aimant. Rédig un hypothès qu ll pourrait vérifir à c sujt n tnant compt ds six règls qu tu as appriss. Réponss variabls On postul qu ls piècs d 1 cnt puvnt êtr séparés d un mélang par application d un champ magnétiqu. 190 Scincs t tchnologi, 7 anné

132 Référntil Plusiurs facturs détrminnt la vitss d formation d un solution. 1. La natur du solvant t du soluté : Plus ls forcs d attraction ntr ls particuls sont grands, plus la dissolution sra rapid. 2. Ls collisions ntr ls particuls : À tmpératur élvé, lorsqu l énrgi cinétiqu ds particuls st grand, la dissolution st généralmnt plus rapid. La théori particulair d la matièr stipul qu l au chaud possèd plus d énrgi qu l au froid. La formation d un solution nécssit habitullmnt d l énrgi. L énrgi décompos l soluté n plus ptits particuls, prmttant aux particuls du solvant d ls ntourr. Pour qu un solid puiss s dissoudr dans un liquid, ss particuls doivnt rompr lurs lins t s associr aux particuls du liquid. 3. La surfac xposé du soluté : Plus la surfac xposé du soluté st grand, plus il y aura d contacts ntr ls particuls du soluté t clls du solvant. 4. L agitation du solvant t du soluté : L agitation augmnt la vitss ds collisions ntr ls particuls t accélèr l procssus d dissolution. Solution saturé : Solution dans laqull on a ajouté la quantité maximal d soluté à un tmpératur donné. Solution sursaturé : Solution dans laqull on a ajouté plus qu la quantité maximal d soluté qu put dissoudr l solvant à un tmpératur donné. Solution non saturé : Solution dans laqull on put dissoudr ncor plus d soluté dans la mêm quantité d solvant à un tmpératur donné. Matièr t matériaux Bloc 3 191

133 Référntil (suit) Évaporation : En chauffant la solution (ou n l xposant au solil), l solvant s évapor dans l air t s sépar du soluté. Lorsqu un crtain quantité d soluté form un précipité dans l bassin, il st parfois possibl d décantr l liquid pour l isolr. Tamisag : Lorsqu l mélang st composé d particuls d différnts taills, on l plac dans un tamis dont ls trous n laissront passr qu ls plus ptits particuls. Normalmnt, on répétra ctt tchniqu n utilisant d autrs tamis ayant ds trous d plus n plus ptits. Filtration : Si un mélang st constitué d un liquid t d un solid granulux, il s agit d l filtrr n utilisant un papir qui n laiss passr qu l liquid. Application d un champ magnétiqu : Si un ds composants st un substanc magnétiqu (comm la limaill d fr), t qu l autr n l st pas (comm l sl), il s agit d la rtirr au moyn d un aimant. Sédimntation suivi d décantation : Pour séparr l au d la bou, il faut laissr rposr l mélang t prmttr aux particuls solids d tombr au fond du bassin (sédimntation), puis vrsr doucmnt l au n inclinant l bassin (décantation). Cntrifugation : Pour séparr ls particuls d différnts dnsités d un liquid, on fait tournr l mélang autour d un ax d rotation à grand vitss. Ls particuls sont séparés par la forc cntripèt, ls plus dnss s rtrouvant plus éloignés d l ax : c st ainsi qu l on sépar l lait d la crèm. 192 Scincs t tchnologi, 7 anné

134 Bloc 4 : La distillation t l raffinag du pétrol Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. La distillation En portant à ébullition la solution, l solvant dvint un vapur qu l on récolt à l état liquid après sa condnsation dans un apparil où circul un liquid rfroidissur. L soluté, liquid ou solid, dmur dans l contnant initial. On put utilisr ctt tchniqu d séparation lorsqu ls substancs formant la solution ont ds points d ébullition différnts. La distillation fractionné du pétrol Ls sous-produits du pétrol ont ds points d ébullition différnts. On put donc utilisr un distillation dit fractionné pour ls séparr. Chacun ds sous-produits put êtr utilisé pour fabriqur ds produits d consommation courants. Par xmpl, avc ls sous-produits du pétrol, on put fabriqur ls matièrs plastiqus, ls lubrifiants, ls cirs t ls paraffins, l ssnc t l carburant, ls bitums, ls hydrocarburs (propan, butan, octan, tc.). Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv apprnd un autr tchniqu d séparation, soit la distillation. Ell ou il réalis qu ll put êtr utilisé dans divrss applications industrills, dont l raffinag du pétrol. Ensuit, ll ou il doit combinr différnts tchniqus d séparation, comm dans un usin d traitmnt ds aux, pour filtrr d l au très souillé. L élèv manipulra l matéril scintifiqu n appliquant chacun ds tchniqus d séparation à l au souillé. C bloc contint aussi l évaluation sommativ. Vocabulair du bloc distillation distillation fractionné du pétrol ébullition distillat vapur résidu contnant initial Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs n connaissnt pas ls applications ds tchniqus d séparation dans lur quotidin. Il st important d bin synthétisr l utilité d cs tchniqus pour établir un lin ntr la théori t la pratiqu. Matièr t matériaux Bloc 4 193

135 Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr l journal scintifiqu; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; lir dans Intrnt; présntr oralmnt t par écrit ss rchrchs t ss découvrts à la suit d xpérincs; prndr t nrgistrr ds msurs avc la précision qui s impos; établir ds inférncs logiqus ou scintifiqus n partant d l énoncé d un problèm; s xprimr avc clarté, aisanc t assuranc n utilisant l vocabulair approprié; vérifir la vraismblanc d un répons; soumttr ss hypothèss sous form vrbal ou écrit. Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir ls annxs 1 à 3 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un laboratoir d informatiqu t à Intrnt. Matéril Pour l group-class ptits vrrs ou goblts jtabls trois pichts étiqutés avc ls lttrs A, B t C au distillé à tmpératur ambiant au d sourc à tmpératur ambiant au du robint à tmpératur ambiant vrr d styromouss contnant d plastiqu résrvoir d butan vid glé d pétrol roug à lèvrs divrs tamis ayant ds trous d différnts grossurs contnants d capacités différnts bchrs d capacités différnts tigs d vrr aimants fuills d papir éprouvtts bouchons n caoutchouc ssorus à salad pincs à épilr plaqu chauffant 194 Scincs t tchnologi, 7 anné

136 pincs à bchr filtrs à café ntonnoirs Pour chaqu ptit group fiol Erlnmyr d 250 ml plaqu chauffant bouchon à dux trous thrmomètr tub d vrr ayant un angl d 90 long tub d vrr bchr d 250 ml ling absorbant ou vssi d glac au t sucr joint n caoutchouc Pour chaqu élèv grand carton crayons ou stylos-futrs d coulur, ou crayons d cir cisaux coll magazins, catalogus, rvus Médias élctroniqus Union français ds industris pétrolièrs Sits pour la rchrch d imags Googl Imags AltaVista Imags Francité - Imags Annxs Annx 1 : Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Annx 2 : Ls produits fabriqués n partant du pétrol Annx 3A : Évaluation sommativ : Matièr t matériaux Annx 3B : Évaluation sommativ : Matièr t matériaux Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p t Matièr t matériaux Bloc 4 195

137 GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 15 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Vrsr l au distillé dans l picht A, l au d sourc dans l picht B t l au du robint dans l picht C. Rmttr à chaqu élèv trois goblts t ls invitr à ls étiqutr avc ls lttrs A, B t C. Vrsr, dans ls trois goblts d chaqu élèv, l au corrspondant aux étiqutts. Invitr ls élèvs à goûtr l au d chaqu goblt. Lur dmandr d choisir l au qui a l millur goût t l au qui a l pir goût. Comparr ls résultats n group-class. Dévoilr aux élèvs ls typs d au t la lttr corrspondant. Not : Ls élèvs ont probablmnt déjà ntndu parlr d au d sourc t d au du robint, mais pas nécssairmnt d au distillé. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qu st-c qu l au distillé? Expliqur aux élèvs qu la distillation consist à portr à ébullition la solution; l solvant dvint un vapur qu l on récolt à l état liquid après sa condnsation dans un apparil où circul un liquid rfroidissur. L soluté, liquid ou solid, dmur dans l contnant initial. On put utilisr ctt tchniqu d séparation lorsqu ls substancs formant la solution ont ds points d ébullition différnts. Fair l lin avc l au distillé. Expliqur qu l au distillé a moins d goût parc qu c st d l au pur à 100 %, c st-à-dir uniqumnt du H2O. Ss sls t ss minéraux ont été xtraits lors d la distillation. Expérimntation : 100 minuts Distillation d un solution sucré Expliqur l concpt d la distillation aux élèvs à l aid d dssins t ds définitions suivants : 196 Scincs t tchnologi, 7 anné

138 Distillation : En portant à ébullition la solution, l solvant dvint un vapur qu l on récolt à l état liquid après sa condnsation dans un apparil où circul un liquid rfroidissur. L soluté, liquid ou solid, dmur dans l contnant initial. On put utilisr ctt tchniqu d séparation lorsqu ls substancs formant la solution ont ds points d ébullition différnts. Distillat : Substanc (solvant) condnsé t dépourvu d particuls d soluté. Résidu : Substanc (soluté) qui rst dans l ballon à distillr t qui st dépourvu d particuls d solvant. Distribur un copi d l ncadré. Lir ls définitions avc ls élèvs t lur dmandr d surlignr ls mots importants. Invitr ls élèvs à collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Rmttr aux élèvs l annx 1. Lir la march à suivr d l annx 1 avc ls élèvs n modélisant l xpérinc t n lur posant ds qustions tlls qu : Qu st-c qu on vous dmand d fair? Qu sont ds obsrvations qualitativs? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Rappl d sécurité Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt. Voir à c qu la suprvision soit adéquat s il y a utilisation d un sourc d chalur. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d tout liquid autr qu l au, manipulation d solids n poudr, utilisation d gaz ou d vapurs. N jamais laissr un ou un élèv s déplacr avc un liquid chaud. Utilisr du vrr d typ Pyrx, Kimax ou Vycor pour fair ls manipulations où il y a ds variations brusqus d tmpératurs. Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Matièr t matériaux Bloc 4 197

139 Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. S assurr qu ls élèvs s lavnt ls mains après tout manipulation au laboratoir. Divisr ls élèvs n ptits groups. Rmttr à chaqu ptit group l matéril suivant : un fiol Erlnmyr d 250 ml, un plaqu chauffant, un bouchon à dux trous, un thrmomètr, un tub d vrr ayant un angl d 90, un long tub d vrr, un bchr d 250 ml, un ling absorbant ou un vssi d glac, d l au, du sucr t un joint n caoutchouc. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs, n équips d dux, à rmplir la sction Obsrvations d l annx 1 tout l long d l xpérinc. Ls élèvs doivnt y écrir lurs obsrvations qualitativs t quantitativs. Invitr ls élèvs, n group-class, à fair ls sctions Analys, Conclusion t Va plus loin! n utilisant l plan d qustionnmnt. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Laissr aux élèvs l tmps d fair l xpérinc. Fair un rtour sur l xpérinc n qustionnant ls élèvs t n corrigant l analys. Expliqur la tchniqu n s basant sur ls changmnts d états. Dir aux élèvs qu, dans ctt xpérinc, l sucr a un point d ébullition baucoup plus élvé qu l au. En chauffant l au sucré dans la fiol Erlnmyr à un tmpératur supériur au point d ébullition d l au, mais infériur au point d ébullition du sucr, on réussit à fair évaporr l au t à obtnir un résidu d sucr. La vapur d au st nsuit rfroidi (par condnsation) pour obtnir d l au sans sucr. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs, n équips d dux, d s xpliqur ntr ux la distillation. Placr ls mots distillat, résidu t distillation sur la grand cart sémantiqu. Ls produits fabriqués n partant du pétrol Présntr au group-class ls objts suivants : un vrr d styromouss, un contnant d plastiqu, un résrvoir d butan vid, d la glé d pétrol t du roug à lèvrs. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qu ont n commun cs objts? 198 Scincs t tchnologi, 7 anné

140 Amnr ls élèvs à réalisr qu cs objts sont tous fabriqués avc la mêm matièr prmièr : l pétrol. L pétrol a dû subir plusiurs transformations avant d dvnir cs objts d la vi courant. Expliqur au group-class qu l pétrol brut st un solution t qu n soumttant l pétrol à un distillation fractionné, il st possibl d n xtrair ds sous-produits. Expliqur qu ls sous-produits du pétrol ont ds points d ébullition différnts. Dir aux élèvs qu chacun ds sous-produits put êtr utilisé pour fabriqur ds produits d consommation courants. Ajoutr qu ls cinq objts présntés n sont qu qulqus xmpls d produits fabriqués n partant du pétrol. Il y a aussi ds matièrs plastiqus, ds lubrifiants, ds cirs t ds paraffins, d l ssnc, du carburant, ds bitums, ds hydrocarburs (propan, butan, octan, tc.) t bin d autrs. Lir la consign d l annx 2 avc ls élèvs n posant ds qustions tlls qu : Qulls sont ls grands catégoris d produits à bas d pétrol? (ls carburants, ls lubrifiants (huils t graisss), ls cirs t ls paraffins, ls bitums, ls gaz, ls polymèrs (plastiqus, isolants, tc.), ls fibrs synthétiqus (nylon, tc.), ls caoutchoucs synthétiqus, ls solvants (ncrs d imprimri, pinturs, colls, tinturs, tc.), ls détrgnts, ls produits agrochimiqus (psticids, tc.)) Indiqur aux élèvs qu lls t ils dvront fair individullmnt un collag présntant ds illustrations d différnts typs d produits pétrolirs. Ajoutr qu lls t ils utilisront l sit Wb d l Union français ds industris pétrolièrs comm sourc d rnsignmnts. Pour trouvr ds illustrations, lls t ils utilisront ds moturs d rchrchs d imags, ds catalogus, ds rvus t ds magazins. Ls élèvs collront lurs illustrations sur un grand carton divisé n catégoris. Pratiqu autonom Rmttr à chaqu élèv l matéril nécssair pour l activité : un grand carton, ds crayons, ds stylos-futrs d coulur ou ds crayons d cir, ds cisaux, d la coll, ds magazins, ds catalogus t ds rvus. Invitr ls élèvs à utilisr l annx 2 t l plan d qustionnmnt comm fuill d rout. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d fair un collag présntant ds illustrations d différnts typs d produits pétrolirs. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Connaîtr ls typs d produits pétrolirs, savoir fair ds rchrchs dans Intrnt. Commnt j m y prnds? J rlis la définition ds typs d produits pétrolirs. J fais un rchrch sur un typ d produit t j trouv ds xmpls. Matièr t matériaux Bloc 4 199

141 J chrch ds illustrations d produits pétrolirs dans ds magazins, ds catalogus, ds rvus ou dans la sction Imags d t j ls coll sur l grand carton. J fais d mêm pour ls autrs typs d produits pétrolirs. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J consult l sit Wb d l Union français ds industris pétrolièrs pour vérifir si j ai bin classé ls produits qu j ai choisis. Ramassr ls grands cartons t fair ds commntairs à chaqu élèv. Affichr ls collags sur un grand carton dans la sall d class. Invitr ls élèvs à écrir l xprssion distillation fractionné du pétrol t sa définition dans lur journal scintifiqu ou distribur un copi d l ncadré. Lir ls définitions avc ls élèvs t lur dmandr d surlignr ls mots importants. Invitr ls élèvs à collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. La distillation fractionné du pétrol Ls sous-produits du pétrol ont ds points d ébullition différnts. On put donc utilisr un distillation dit fractionné pour ls séparr. Chacun ds sous-produits put êtr utilisé pour fabriqur ds produits d consommation courants. Par xmpl, avc ls sous-produits du pétrol, on put fabriqur ls matièrs plastiqus, ls lubrifiants, ls cirs t ls paraffins, l ssnc t l carburant, ls bitums t ls hydrocarburs (propan, butan, octan, tc.). Placr l xprssion distillation fractionné du pétrol sur la grand cart sémantiqu. Dmandr aux élèvs, n équips d dux, d xpliqur à lur partnair la distillation fractionné du pétrol. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qu il st important d rtnir dans lur apprntissag. Fair un rvu à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 5 minuts Posr aux élèvs la qustion suivant : Qul st l avantag d la séparation d un solution par distillation par rapport à un séparation par évaporation? Dir aux élèvs qu l évaporation srt à récupérr l soluté, alors qu la distillation srt à récupérr l soluté t l solvant. 200 Scincs t tchnologi, 7 anné

142 Évaluation sommativ : 50 minuts Rmttr à chaqu élèv l annx 3A. Mttr à la disposition ds élèvs l matéril suivant : divrs tamis ayant ds trous d différnts grossurs, ds contnants t ds bchrs d capacités différnts, ds tigs d vrr, ds aimants, ds fuills d papir, ds éprouvtts, ds bouchons n caoutchouc, un ssorus à salad, ds pincs à épilr, un plaqu chauffant, ds pincs à bchr, ds filtrs à café t ds ntonnoirs. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions d l évaluation sommativ t à fair ls manipulations rquiss avc l matéril à lur disposition. Ramassr l annx 3A lorsqu ls élèvs l ont trminé t n fair l évaluation sommativ à l aid d la grill d évaluation adapté. Matièr t matériaux Bloc 4 201

143 Annx 1 Tchniqus d séparation ds composants ds mélangs Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

144 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p. 48. Matièr t matériaux Bloc 4 203

145 Sourc : Tchnoscinc, 7 anné Matièr t matériaux, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

146 Annx 2 Ls produits fabriqués n partant du pétrol Fais un collag qui présnt ds produits fabriqués à bas d pétrol n ls classant dans ls catégoris suivants : ls carburants ls combustibls ls lubrifiants (huils t graisss) ls cirs t ls paraffins ls bitums ls gaz ls polymèrs (plastiqus, isolants, tc.) ls fibrs synthétiqus (nylon, tc.) ls caoutchoucs synthétiqus ls solvants (ncrs d imprimri, pinturs, colls, tinturs, tc.) ls détrgnts ls produits agrochimiqus (psticids, tc.) Pour réalisr ton collag, tu auras bsoin du matéril suivant : un grand carton ds crayons, ds stylos-futrs d coulur ou ds crayons d cir ds cisaux d la coll ds magazins, ds catalogus, ds rvus Pour réalisr ton collag, tu s invité ou invité à consultr ls sits Intrnt suivants : Pour obtnir d l information au sujt ds produits pétrolirs : Union français ds industris pétrolièrs Pour chrchr ds imags t ds photos Googl Imags AltaVista Imags Francité - Imags Matièr t matériaux Bloc 4 205

147 Annx 3a Évaluation sommativ Matièr t matériaux La municipalité t ngag pour dévloppr un systèm d épuration ds aux usés. Pour t aidr à l concvoir, on t donn un échantillon d aux usés d la vill. 1. Obsrv attntivmnt ls impurtés dans l échantillon d au. Détrmin si chaqu impurté form un solution ou un mélang hétérogèn. Justifi ts choix. Cailloux Impurté Form un solution ou un mélang mécaniqu? Justification Trombons Sabl Sl Limaill d fr Huil 206 Scincs t tchnologi, 7 anné

148 2. Pour protégr l nvironnmnt, on t indiqu qu tu dois séparr touts ls impurtés t ls ntrposr ou ls rcyclr individullmnt. En utilisant ts connaissancs ds tchniqus d séparation ds mélangs t ds solutions, détrmin ls tchniqus dont tu t srviras pour t débarrassr d chaqu impurté t l ordr dans lqul tu ls utilisras. Étap Tchniqu d séparation Impurté séparé C qui rst dans ls aux usés Justification Not : Tu pux nlvr ou ajoutr ds rangés, s il y a liu. Matièr t matériaux Bloc 4 207

149 3. Choisis un ds étaps du tablau ci-dssus t émts un hypothès. 4. Obtins d ton nsignant ou d ton nsignant un échantillon d aux usés. En utilisant l matéril d laboratoir mis à ta disposition, ssai ta séqunc d tchniqus d séparation pour vérifir son fficacité à épurr l échantillon d aux usés t not ts obsrvations à chaqu étap dans l tablau. Étap Obsrvations Parmi ls tchniqus d séparation qu tu as utilisés, trouv un tchniqu d séparation qui caus un changmnt d état d la matièr. Tchniqu d séparation : État avant : Q solid Q liquid Q gaz État après : Q solid Q liquid Q gaz Nom du changmnt d état : 6. Ton hypothès st-ll valabl pour l étap qu tu as choisi? Justifi ta répons sous form d conclusion. 208 Scincs t tchnologi, 7 anné

150 Si crtains étaps n ont pas bin fonctionné t qu tu as dû apportr ds changmnts à ta séqunc ou au choix ds tchniqus d séparation, tu pourrais ls ajoutr à ton croquis cidssous. 7. Fais l croquis d ton systèm d épuration. 8. Quls sont ls avantags d séparr individullmnt ls impurtés? Matièr t matériaux Bloc 4 209

151 9. Associ chaqu énoncé ci-dssous à un ds six postulats d la théori particulair. Justifi brièvmnt ts choix. Ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. o Énoncé N du postulat Justification Touts ls particuls d limaill d fr sont ds particuls d fr. Ls particuls d sl sont faits d chlorur d sodium, alors qu ls particuls d la limaill sont faits d fr. Malgré l fait qu ls particuls d roch soint très compacts, la roch st principalmnt composé d spacs vids. La roch, l trombon, l sabl, l sl, la limaill d fr t l huil sont tous composés d particuls. Mêm si l trombon smbl inrt, ss particuls sont quand mêm n mouvmnt à tmpératur ambiant. Si on chauff l huil, ll s mttra à bouillir. 210 Scincs t tchnologi, 7 anné

152 Annx 3b Évaluation sommativ Matièr t matériaux Corrigé La municipalité t ngag pour dévloppr un systèm d épuration ds aux usés. Pour t aidr à l concvoir, on t donn un échantillon d aux usés d la vill. 1. Obsrv attntivmnt ls impurtés dans l échantillon d au. Détrmin si chaqu impurté form un solution ou un mélang hétérogèn. Justifi ts choix. Cailloux Impurté Form un solution ou un mélang mécaniqu? mélang mécaniqu Justification Il y a ds phass visibls t il n y a pas d dissolution. Trombons Sabl Sl Limaill d fr Huil mélang mécaniqu mélang mécaniqu solution mélang mécaniqu mélang mécaniqu Il y a ds phass visibls t il n y a pas d dissolution. Il y a ds phass visibls t il n y a pas d dissolution. L sl n st pas visibl, l mélang form un sul phas. Il y a ds phass visibls t il n y a pas d dissolution. Il y a ds phass visibls t il n y a pas d dissolution. Matièr t matériaux Bloc 4 211

153 2. Pour protégr l nvironnmnt, on t indiqu qu tu dois séparr touts ls impurtés t ls ntrposr ou ls rcyclr individullmnt. En utilisant ts connaissancs ds tchniqus d séparation ds mélangs t ds solutions, détrmin la tchniqu dont tu t srviras pour t débarrassr d chaqu impurté t l ordr dans lqul tu l fras. Étap 1 Tchniqu d séparation tamisag Impurté séparé cailloux, trombons C qui rst dans ls aux usés sabl, limaill d fr, huil, sl Justification 2 application d un champ magnétiqu (pour séparr ls trombons ds cailloux) trombons sabl, limaill d fr, huil, sl pour séparr ls trombons ds cailloux 3 application d un champ magnétiqu limaill d fr sabl, huil, sl filtration sabl huil, sl 4 cntrifugation huil sl 5 distillation sl 6 7 Not : Il xist plusiurs autrs possibilités 212 Scincs t tchnologi, 7 anné

154 3. Choisis un ds étaps du tablau ci-dssus t émts un hypothès. L hypothès doit rspctr ls points suivants : 1. Commncr l hypothès avc l xprssion «On postul qu...». 2. Êtr formulr d façon clair. 3. Êtr plausibl. 4. Êtr vérifiabl. 5. Portr sur un sul phénomèn. 6. Êtr précis. 4. Obtins d ton nsignant ou d ton nsignant un échantillon d aux usés. En utilisant l matéril d laboratoir mis à ta disposition, ssai ta séqunc d tchniqus d séparation pour vérifir son fficacité à épurr l échantillon d aux usés t not ts obsrvations à chaqu étap dans l tablau. Étap Obsrvations Parmi ls tchniqus d séparation qu tu as utilisés, trouv un tchniqu d séparation qui caus un changmnt d état d la matièr. Réponss possibls : Tchniqu d séparation : la distillation État avant : liquid État après : gaz Nom du changmnt d état : évaporation 6. Ton hypothès st-ll valabl pour l étap qu tu as choisi? Justifi ta répons sous form d conclusion. Matièr t matériaux Bloc 4 213

155 Si crtains étaps n ont pas bin fonctionné t qu tu as dû apportr ds changmnts à ta séqunc ou au choix ds tchniqus d séparation, tu pourrais ls ajoutr à ton croquis cidssous. 7. Fais l croquis d ton systèm d épuration. 8. Quls sont ls avantags d séparr individullmnt ls impurtés? En récupérant ds impurtés individullmnt, on put s n débarrassr plus facilmnt t d façon plus sécuritair. On put récupérr crtains impurtés pour ls utilisr dans d autrs applications. 9. Associ chaqu énoncé ci-dssous à un ds six postulats d la théori particulair. Justifi brièvmnt ts choix. Ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 214 Scincs t tchnologi, 7 anné

156 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. o Énoncé N du postulat Justification Touts ls particuls d limaill d fr sont ds particuls d fr. Ls particuls d sl sont faits d chlorur d sodium, alors qu ls particuls d la limaill sont faits d fr. Malgré l fait qu ls particuls d roch soint très compacts, la roch st principalmnt composé d spacs vids. La roch, l trombon, l sabl, l sl, la limaill d fr t l huil sont tous composés d particuls. Mêm si l trombon smbl inrt, ss particuls sont quand mêm n mouvmnt à tmpératur ambiant. 2 variabl 3 variabl 4 variabl 1 variabl 5 variabl Si on chauff l huil, ll s mttra à bouillir. 6 variabl Matièr t matériaux Bloc 4 215

157 Référntil Distillation : En portant à ébullition la solution, l solvant dvint un vapur qu l on récolt à l état liquid après sa condnsation dans un apparil où circul un liquid rfroidissur. L soluté, liquid ou solid, dmur dans l contnant initial. On put utilisr ctt tchniqu d séparation lorsqu ls substancs formant la solution ont ds points d ébullition différnts. Distillat : Substanc (solvant) condnsé t dépourvu d particuls d soluté. Résidu : Substancs (soluté) qui rstnt dans l ballon à distillr t qui sont dépourvus d particuls d solvant. La distillation fractionné du pétrol Ls sous-produits du pétrol ont ds points d ébullition différnts. On put donc utilisr un distillation dit fractionné pour ls séparr. Chacun ds sous-produits put êtr utilisé pour fabriqur ds produits d consommation courants. Par xmpl, avc ls sous-produits du pétrol, on put fabriqur ls matièrs plastiqus, ls lubrifiants, ls cirs t ls paraffins, l ssnc t l carburant, ls bitums t ls hydrocarburs (propan, butan, octan, tc.). 216 Scincs t tchnologi, 7 anné

158 Attnts Grill d évaluation sommativ Montrr sa compréhnsion ds caractéristiqus d la matièr à l aid d la classification ds substancs purs t ds mélangs pour arrivr à distingur ls solutions (mélangs homogèns) ds mélangs mécaniqus (mélangs hétérogèns) à détrminr la concntration t la solubilité ds solutions t à xaminr divrss tchniqus d séparation. Explorr ls propriétés d différnts typs d solutions t d mélangs mécaniqus qui présntnt un utilité pour la fabrication d produits dstinés à ds mplois particulirs. Idntifir ds utilisations courants ds solutions t ds mélangs mécaniqus t détrminr l impact nvironnmntal d crtains d cs utilisations. Compétncs/ critèrs Compréhnsion ds concpts L élèv : - montr sa compréhnsion ds concpts : solution vs mélang mécaniqu, tchniqus d séparation, propriétés d la matièr. Nivau 1 Nivau 2 Nivau 3 Nivau 4 L élèv : L élèv : L élèv : L élèv : - comprnd un ptit nombr d concpts fondamntaux. - fait ds rrurs importants. - donn ds xplications qui témoignnt d un compréhnsion limité ds concpts. - comprnd un crtain nombr d concpts fondamntaux. - fait qulqus rrurs importants. - donn ds xplications incomplèts. - comprnd la plupart ds concpts fondamntaux. - fait pu d rrurs importants. - donn généralmnt ds xplications complèts ou prsqu. - comprnd tous ls concpts fondamntaux. - n fait aucun rrur important. - donn toujours ds xplications complèts. Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption (notammnt dans l utilisation sécuritair d outils, d équipmnt t d matériaux) L élèv : - utilis d façon approprié d l équipmnt d laboratoir pndant la séparation ds composants du mélang. - élabor un plan pour l épuration ds aux usés. - mt très pu n application ls habiltés t ls stratégis rquiss. - connaît mal ls consigns d sécurité. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc d l aid sulmnt. - mt n application qulqus-uns ds habiltés t ds stratégis rquiss. - connaît pu ls consigns d sécurité. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc un pu d aid. - mt n application la plupart ds habiltés t ds stratégis rquiss. - connaît bin ls consigns d sécurité. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié prsqu sans aid. - mt n application touts (ou prsqu touts) ls habiltés t ls stratégis rquiss. - connaît parfaitmnt ls consigns d sécurité. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié t sans aid. Matièr t matériaux Bloc 4 217

159 Communication ds connaissancs acquiss L élèv : - communiqu ls méthods utilisés t ls résultats d ss rchrchs à l aid d tablaux t d croquis. - rédig un hypothès n suivant ls règls appropriés. - utilis la trminologi approprié (p. x., mélang homogèn, mélang hétérogèn, solution, tchniqus d séparation, décantation, sédimntation, évaporation, filtration, tamisag, cntrifugation, distillation, propriétés d la matièr, solvant, soluté, grossur ds particuls). - communiqu d manièr pu clair t pu précis. - utilis rarmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu avc un crtain clarté t un crtain précision. - utilis parfois la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu généralmnt d manièr clair t précis. - utilis généralmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu courammnt d manièr clair t précis. - utilis courammnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. Capacité d fair ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin L élèv : - détrmin ls typs d déchts dans l échantillon ds aux usés t réalis l importanc d lur ntrposag. - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait régulièrmnt ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans divrs contxts. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin t comprnd lurs conséquncs. 218 Scincs t tchnologi, 7 anné