NOTIONS-CONTENUS COMPETENCES EXEMPLES D ACTIVITES Première approche des états de la

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1 Niveau 5 ème Prgramme Dcument du prfesseur 1/5 Physique - Chimie Les états de la matière L EAU DANS NOTRE ENVIRONNEMENT NOTIONS-CONTENUS COMPETENCES EXEMPLES D ACTIVITES Première apprche des états de la Mise en évidence expérimentale de : matière. Prpriétés spécifiques de chaque état physique. Identifier et décrire un état physique à partir de ses prpriétés. Respecter sur un schéma les prpriétés liées aux états de la matière (hrizntalité de la surface d un liquide ) Citer les tris états physiques de l eau (slide, liquide, vapeur). - la frme prpre de l eau slide (glace) ; - l absence de frme prpre de l eau liquide cmme de tus les autres liquides ; - l hrizntalité de la surface libre d un liquide au reps ; - l expansibilité et la cmpressibilité des gaz Pré requis de l élève Cycle III de l écle primaire : l élève cnnaît le nm des différents états de la matière et quelques prpriétés physiques de ces derniers. L eau existe naturellement sur Terre sus les tris états. Mts-clé slide liquide gaz eau Liste de matériel Pste élève Références Bécher frme haute 100 ml Bécher frme haute 400 ml Cristallisir Erlenmeyer Cl Large Buchns en cautchuc Verre à pied nn gradué VO Prtir en bis Seringue 60 ml Tube à essais Balln fnd plat Tube effilé drit Tube à essais Buchn avec 1 tru Pipette graduée 5 ml Verre à pied nn gradué VO Liste de matériel de sécurité Elève Bluse de labratire u Lunettes de prtectin Lunettes de prtectin Pipeteur de sûreté PIERRON 2006 L eau dans ntre envirnnement (page 1)

2 Dcument du prfesseur 2/5 Liste de cnsmmables Acide éthanïque TP Alcl isamylique Acide sulfurique TP Remarques, astuces Au curs de cette séance expérimentale, la matière va révéler aux élèves ses différents états physiques et quelques prpriétés qui y snt attachées. Cette séance peut intervenir très tôt dans l année sclaire avant même l étude du cycle de l eau afin de familiariser les classes avec les termes slide, liquide, gazeux. Cette séance nécessite l utilisatin d une verrerie variée, l élève apprend ainsi le nm des différents matériels. Ne pas faire de chapitre cnsacré aux nms de la verrerie. Préparatin de l arôme de banane (acétate de méthyle). Placer dans un tube à essais 5 ml d acide éthanïque, 5 ml d alcl isamylique et quelques guttes d acide sulfurique. Placer sur le tube à essais un buchn percé muni du tube en verre. Attendre quelques minutes, verser alrs le cntenu du tube à essais dans un verre à pied cntenant de l eau salée. La phase aqueuse se mélange à l eau tandis que la phase rganique (acétate d isamyle) mins dense surnage ; l arôme de banane peut alrs se répandre dans la salle. Il est préférable de réaliser cet arôme avant l entrée des élèves dans la classe pur qu ils sentent l deur en entrant. Réalisé en curs, l drat des élèves se sature u s habitue prgressivement et l arôme n est pas bien perçu. A charge pur l enseignant d expliquer l rigine de cette deur au mment pprtun lrs de la séance. Le liquide cntenu dans le bécher 2 est de l eau avec de la flurescéine. Cette clratin permet d éviter aux élèves de dire que ce cntenu est de l eau afin de : - Mieux appréhender le terme à truver : liquide. - Cmprendre que le terme «eau» ne définit pas un état de la matière. Prlngements L eau extra terrestre en expsé u en recherche. L eau n est pas un cmpsé rare en dehrs de la Terre. Tutefis, ntre planète cnstitue une exceptin par la présence naturelle des 3 états. Eurpe (satellite de Jupiter) fut survlé en 1996 par la snde Galilé, les images de sa surface mntrent de véritables icebergs d une largeur de 30 km «semblant fltter sur un lit d eau glacée» (cf Futura-sciences.cm). Cette bservatin permet de suppser la présence d un céan liquide sus 100 km de glace. Titan satellite de Saturne a été placé sus les feux de l actualité en début d année 2005 par la missin Cassini-Huygens. Cette dernière a jeté un dute sur la présence d eau sur cette lune ù il était cnsidéré que sn sus-sl pssédait un céan suterrain d'eau liquide. A l heure actuelle, un cycle de méthane semble être l hypthèse retenue. La missin Deep Impact a percuté la cmète 9P/Tempel-1 le 4 juillet 2005 : la présence d eau à sa surface et dans le nyau a été cnfirmée. La présence d eau liquide sur mars et sn ruissellement est encre aujurd hui sujet à de nmbreuses cntrverses. En revanche, les scientifiques s accrdent à dire que l eau liquide a réellement existé sur cette planète, ce qu elle est devenue reste un mystère. Cmpétences qu il est pssible d évaluer Expérimentales - Respecter les cnsignes expérimentales lrs du cntrôle de la mise en œuvre des manipulatins - Prter une bluse. - Accepter l attributin des différents rôles au sein des grupes - Lire crrectement les cnsignes. - Travailler debut pendant les manipulatins. - Savir bserver en vue d une représentatin - Ranger le matériel et nettyer la paillasse Thériques - Réaliser une synthèse des résultats lrs de chaque activité. PIERRON 2006 L eau dans ntre envirnnement (page 2)

3 Dcument du prfesseur 3/5 Nm : Prénm : Classe : Date : Objectifs : Physique - Chimie Les états de la matière L EAU DANS NOTRE ENVIRONNEMENT - Mntrer que la matière peut se présenter sus différents états. - Cnnaître les caractéristiques de chaque état. - Cnnaître la verrerie en chimie. - Observer l eau sus chacun de ses états. Activité 1 : Décuverte des états de la matière. Des échantillns de matière truvés dans la salle de classe nt été placés dans tris béchers. 1 ) Observer et décrire le cntenu de chaque bécher : bécher 1 : une masse marquée bécher 2 : un liquide jaune bécher 3 : rien 2 ) Indiquer le bécher cntenant : un liquide : bécher 2 un slide : bécher 1 et que cntient le bécher 3? Apparemment RIEN! 3 ) Le bécher 3. Il s agit de vérifier que ce bécher cntient effectivement une matière. Pur cela, prendre deux béchers l un de 400 ml, le secnd de 100 ml. Dans le plus grand, verser de l eau puis le placer dans un cristallisir. Cller au fnd du plus petit bécher un mrceau de papier de bruilln. Returner ce petit bécher et l immerger entièrement dans le plus grand (l eau de débrdement se vide dans le cristallisir). Le retirer et tucher le papier. Cmment est le papier? Le papier est sec bien que le bécher ait été immergé entièrement dans l eau. L eau est-elle entrée dans le petit bécher lrsqu il était immergé? L eau n est pas entrée dans le bécher. Cmment est-il pssible de l expliquer? Une matière a empêché l eau d entrer dans le bécher. En dehrs du papier que cntenait alrs le petit bécher? Le bécher cntenait de l air. Qu arrive-t-il si n incline le petit bécher enfncé verticalement l uverture vers le bas dans le cristallisir rempli d eau? Des bulles d air s en échappent Raye les prpsitins en italiques qui ne cnviennent pas : L eau est / n est pas entrée dans le bécher, elle a / n'a pas pris la place du gaz «air» cntenu dans celui-ci. Ainsi, l état gazeux est / n est pas un état de la matière. EN CONCLUSION : La matière qui nus enture peut se présenter sus tris états ; elle peut être slide, liquide u gazeuse. PIERRON 2006 L eau dans ntre envirnnement (page 3)

4 Activité 2 : Les caractéristiques de l état slide Dcument du prfesseur 4/5 1 ) Essayer de placer successivement le slide dans différents récipients : verre à pied, tube à essais, erlenmeyer. Peut-il être placé dans chacun d eux? Nn Pur quelle raisn? Ne puvant pas être défrmé, les dimensins de cet bjet ne permettent pas de le placer dans certains récipients. 2 ) Rayer les expressins incrrectes. Le slide prend / ne prend pas la frme du récipient qui l accueille, il a / n a pas une frme qui lui est prpre. Tus les récipients peuvent / ne peuvent pas l accueillir. Activité 3 : Les caractéristiques de l état liquide 1 ) Verser une quantité de liquide dans les différents récipients. Est-ce pssible dans chacun d eux? Oui. Si ui, représenter alrs au niveau de la flèche la surface du liquide dans ces différents récipients. 2 ) Rayer les affirmatins incrrectes. Le liquide prend / ne prend pas la frme du récipient qui l accueille, il a / n a pas une frme qui lui est prpre. Tus les récipients peuvent / ne peuvent pas l accueillir. 3 ) Le bécher cntenant un liquide est penché cmme indiqué ci-cntre. Représenter dans chaque cas au niveau de la flèche, la surface du liquide. Observatins : la surface libre d un liquide au reps dans un récipient large est (enturer la bnne répnse): - plane / curbée / ndulée et - blique / verticale / hrizntale Activité 4 : Les caractéristiques de l état gazeux 1 ) En entrant, quelle deur (état gazeux) a empli la salle? banane. Cmment est-il pssible d expliquer que cette deur bien que prvenant du dispsitif situé au bureau puisse être sentie dans tute la salle? L deur s est répandue dans tute la classe, le gaz s est diffusé. 2 ) Un petit grain de diide slide est placé dans un balln légèrement chauffé. Qu est-il pssible de remarquer rapidement? Un gaz clré se frme et ccupe tut le vlume du balln. 3 ) De l air est enfermé dans une seringue buchée avec le digt. Est-il pssible d enfncer le pistn? ui Que cela signifie-t-il? l air est cmpressible. Serait-ce pssible avec de l eau au lieu de l air? nn Purqui? l eau est incmpressible Rayer les mentins inexactes : Le gaz ccupe / n ccupe pas tut l espace qui lui est ffert. Il est / n est pas cmpressible. Il prend / ne prend pas la frme du récipient qui l accueille, il a / n a pas une frme prpre. EN CONCLUSION : Réaliser la synthèse des bservatins, en indiquant dans les cases crrespndantes. GAZ LIQUIDES SOLIDES nt une frme particulière ccupent tut l'espace dans un récipient large, leur surface libre est plane et hrizntale snt cmpressibles PIERRON 2006 L eau dans ntre envirnnement (page 4)

5 Activité 5 : ET L EAU? Dcument du prfesseur 5/5 Placer 3 glaçns dans l erlenmeyer précédent et fermer avec un buchn. Une quinzaine de minutes est nécessaire pur réaliser l bservatin. Buchn Erlenmeyer Au but d envirn 15 minutes, cmpléter les flèches ci-cntre. Glaçns Eau liquide Buée Observatins et analyse 1 ) Qu est-il arrivé aux glaçns? Ils nt fndu. 2 ) Quel état de l eau est apparu dans le récipient au curs de ces 15 minutes? L état liquide. 3 ) Au curs de cette bservatin, deux états de l eau snt mis en évidence. Lesquels? Slide et liquide snt mis en évidence au curs de cette bservatin. 4 ) Qu est-il pssible d bserver sur les paris extérieures du récipient? De la buée 5 ) Qu est-ce que la buée? Sus quel état se truve-t-elle? La buée est de l eau à l état liquide. 6 ) D ù vient cette eau à l extérieur du récipient? Des glaçns de l air de la table (enturer la répnse crrecte) 7 ) Sus quel état physique se truvait cette eau qui s est dépsée? Slide Liquide - Gazeux (enturer la répnse crrecte) EN CONCLUSION. L eau peut exister sus tris états, elle peut être slide, liquide u à l état de gaz. PIERRON 2006 L eau dans ntre envirnnement (page 5)