Séance 4 : La vaporisation et la condensation

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1 Séance 4 : La vaporisation et la condensation Points du programme La matière : états et changements d'état de l'eau. Fusion, solidification. Ebullition. Etat gazeux de l'eau ; évaporation, condensation ; facteurs agissant sur la vitesse d'évaporation. Education à l'environnement : Le trajet et les transformations de l'eau dans la nature. Objectifs spécifiques Matériel Etre capable de définir les états liquide et gazeux de l'eau. Etre capable de passer d'un état à l'autre. Connaître le vocabulaire approprié : vaporisation, ébullition, évaporation, liquéfaction. Explorer et observer les changements d'état. Trouver les facteurs qui ont un effet sur les changements d'état. Mettre en œuvre une expérience. Se poser des questions sur les résultats, les expliciter. eau, glaçons, plaque chauffante, casserole, aquarium ou assimilé, film plastique. Déroulement Travail sur la vaporisation, par ébullition ou par évaporation. Passage de l'état liquide (eau) à l'état gazeux (vapeur). La vaporisation par ébullition Question : Que devient l'eau qui bout et à quelle température bout-elle? Réponses attendues : elle disparaît, elle s'évapore... Lorsqu'on chauffe de l'eau dans un récipient on observe, avant l'ébullition, de petites bulles d'air (initialement dissout dans l'eau) qui s'échappent de l'eau. Lors de l'ébullition, de grosses bulles de vapeur d'eau se forment dans le liquide, remontent à la surface et s'échappent. Attention, de nombreux élèves pensent que ce sont aussi des bulles d'air.

2 Propositions d'expériences : Faire bouillir de l'eau. Bien faire observer que les bulles de vapeur d'eau se forment dans l'eau. Mettre une assiette au- dessus : nuage / vapeur / gouttes d'eau : LIQUEFACTION. mettre de l'eau chaude dans un bac avec au-dessus un film plastique et des glaçons : formation d'un nuage type brouillard. Faire introduire l'idée de température et de mesure avec un thermomètre. Faire bouillir de l'eau en mesurant la température. Il est rare de trouver 100 C (s'obtient avec de l'eau pure à la pression d'une atmosphère) mais on pourra faire observer que l'ébullition se produit à température constante. Pour analyser les résultats, l'utilisation d'un tableau de mesure s'avèrera nécessaire. La liquéfaction (condensation liquide est acceptée) Au cours d'une liquéfaction, l'eau devient visible mais elle était présente dans l'air sous forme de vapeur, invisible avant de se condenser. On pourra, lors de l'expérience avec l'assiette, faire remarquer aux élèves qu'on ne peut pas prendre dans la main la vapeur d'eau. En mettant l'assiette suffisamment haut, on devrait remarquer le caractère invisible d'un gaz. La vaporisation par évaporation Le passage de l'état liquide à l'état gazeux peut se produire seulement en surface : c'est l'évaporation. Question : Quel est le meilleur moyen pour faire sécher du linge? Réponses attendues : le sèche-linge : chaleur (cas 1) l'étendre, le mettre dehors. Expériences : prendre deux feuilles de papier "essuie-tout" humidifiées, en mettre une en boule et étendre l'autre.

3 observer les récipients qui ont été mis au fond de la classe avec une certaine quantité d'eau ; l'eau a disparu : l'evaporation est différente selon la surface en contact avec l'air (verre, pichet, aquarium). L'évaporation se produit à toute température. Au cours d'une évaporation, l'eau ne disparaît pas. Elle se transforme en vapeur d'eau qui se mélange à l'air ambiant. Trace écrite possible Une même substance, l'eau par exemple, peut exister sous la forme d'un liquide ou d'un gaz. On appelle VAPORISATION le passage de l'état liquide à l'état gazeux. La vaporisation peut se produire de deux façons différentes : au niveau de la surface du liquide, c'est l'évaporation ou à l'intérieur du liquide, c'est l'ébullition. Dans les conditions idéales (eau pure à la pression atmosphérique), l'eau bout à 100 C. On appelle LIQUEFACTION le passage de l'état gazeux à l'état liquide. Le cahier d'expériences et d'observations de l'élève Que devient l'eau quand on la chauffe? D'abord l'eau chauffe. Après ça fait de "la fumée" et des bulles et le niveau d'eau baisse. Enfin il n'y a plus rien. L'eau est devenue vapeur. L'eau est devenue un gaz. Le passage de l'eau liquide à un gaz, c'est la vaporisation. Que devient la vapeur? Elle disparaît, elle monte jusqu'aux nuages... Elle ne s'arrête jamais? Si Où? Elle se colle au plafond ou dans la boîte sous forme de buée : ça s'appelle de la condensation. L'eau est redevenue liquide. Le passage de l'eau sous forme gazeuse à sa forme liquide est la condensation.

4 A quelle température l'eau devient gaz? Résultats du premier groupe : Temps en minutes Température en C Observations 0 22 Liquide 1 25 Liquide 2 31 Liquide 3 41 Liquide 4 53 Liquide vapeur bulles / liquide 5 66 Liquide vapeur petites bulles 6 80 Liquide, petites bulles, vapeur / liquide vapeur grosses bulles 7 93 Liquide, grosses bulles, vapeur 8 95 Liquide, grosses bulles, vapeur 9 95 Liquide, grosses bulles, vapeur Liquide, grosses bulles, vapeur Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Résultats du deuxième groupe : Temps en minutes Tempétature en C Observations 0 22 Liquide

5 1 25 Liquide 2 32 Liquide 3 43 Liquide 4 58 Liquide vapeur bulles / liquide 5 74 Liquide vapeur petites bulles 6 90 Liquide, petites bulles, vapeur / liquide vapeur grosses bulles 7 93 Liquide, grosses bulles, vapeur 8 93 Liquide, grosses bulles, vapeur 9 93 Liquide, grosses bulles, vapeur Liquide, grosses bulles, vapeur Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Liquide, grosses bulles, vapeur, moins d'eau Conclusion de notre expérience : L'eau se transforme en vapeur au-dessus de 90 C. A partir du moment où l'eau bout, la température ne varie plus. Le passage de l'eau liquide en gaz s'appelle la vaporisation. Lorsqu'on chauffe l'eau suffisamment, on observe une ébullition. L'eau pure à la pression atmosphérique bout à 100 C. L'ébullition a lieu à température constante. Lorsqu'on met un peu d'eau dans une assiette ou qu'on lave le tableau, l'eau "disparaît" aussi. C'est de l'évaporation. La vaporisation par évaporation s'effectue en surface à toutes les températures positives. La vapeur d'eau qui se dépose sur une assiette redevient liquide, c'est la condensation. Le passage de l'eau sous forme vapeur en eau liquide s'appelle la condensation.