Comment a-t-on gradué les premiers thermomètres?

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1 Comment a-t-on gradué les premiers thermomètres? 2 Pour bien comprendre la question 1. Comment faisaient les hommes lorsqu ils n avaient pas de thermomètres? Avant l invention du thermomètre, les hommes n avaient que leurs sens pour les renseigner sur la température. Réalise cette expérience (documents 1 et 2). chaude tiède froide chaude tiède froide Doc 1 Première étape. Doc 2 Seconde étape. Pourquoi n est-il pas précis de mesurer une température avec ses doigts? 2. Quelles difficultés les scientifiques ont-ils rencontrées? Doc 3 Il n est pas possible de savoir qui a inventé les thermomètres. Mais au XVII e siècle, ils ressemblaient déjà à ceux que l on utilise encore aujourd hui: un réservoir contenant un liquide coloré qui se déplace dans une tige creuse. Plus il fait chaud, plus le liquide monte vers le haut de la tige. Toutefois, les physiciens ne réussissaient pas à s entendre pour graduer la tige. De nombreuses discussions, parfois même des disputes, ont eu lieu avant qu on ne trouve une solution acceptée par tous les scientifiques. Au XVIII e siècle, ils ont trouvé des repères en remarquant que l se solidifiait et bouillait toujours aux mêmes températures. Le savant suédois Celsius ( ) a participé à ces découvertes. Il a laissé son nom à l unité de température: le degré Celsius ou C. D après le document 3, pour quelle raison les scientifiques se disputaient-ils? Quelles connaissances leur manquait-il pour qu ils puissent se mettre d accord? Connais-tu la température à laquelle l se transforme en glace et celle à laquelle elle bout? Note tes réponses sur ton cahier de sciences, puis vérifieles en faisant les expériences qui suivent. 12 États et changements d états de l

2 Des recherches pour répondre 1. À partir de quelle température l se transforme-t-elle en glace? Remplis des récipients d du robinet. Trouve des lieux où tu peux laisser l refroidir jusqu à ce qu elle se change en glace (à l école ou chez toi). Prépare un tabl avec trois colonnes : lieu où l expérience est réalisée ; température du lieu ; état de l (liquide ou solide). Réalise tes expériences. Laisse l refroidir aussi longtemps que tu le souhaites. Note les résultats que tu obtiens et rédige une conclusion. Réfléchis à la façon dont tu t y prendras pour connaître la température. 2. Quelle est la température de la glace en train de fondre? Fais l expérience (document 4) dans la salle de classe. Compare ton résultat à ceux de tes camarades. Quelle est la température de fusion de la glace? Est-ce que cette température serait différente si l expérience était réalisée dehors en plein hiver ou sur un radiateur allumé? Essaie de prévoir les résultats avant d expérimenter. 3. À quelle température l se met-elle à bouillir? Voici les résultats obtenus au cours d une expérience semblable à celle du document 5. Doc 4 Attention, cette expérience est dangereuse! C est à ton maître de la réaliser. 0 min 2 min 4 min 6 min 8 min 10 min 12 min 17 C 37 C 56 C 73 C 88 C 98 C 98 C Fais un graphique pour représenter les résultats ( fiche «méthode» p. 63). Cette température serait-elle différente si l était chauffée pendant 30 minutes ou avec une plaque plus puissante? Écris d abord ce que tu penses, puis vérifie tes hypothèses en expérimentant avec ton maître. Pour être sûr d avoir bien compris Doc 5 20 C 0 C 20 C 40 C 60 C 80 C 100 C 120 C Reproduis cette droite. Colorie en rouge la partie où l est à l état liquide, puis en bleu celle où elle est à l état de glace. Pour t aider Va voir dans l encyclopédie les mots fusion, solidification et ébullition. Des bilans, des réponses : page 20 13

3 Comment savoir s il y a de l dans les aliments? 3 1. L est indispensable à la vie L est très importante pour notre organisme (document 1). Doc 1 Pour bien comprendre la question Si l on peut se priver de nourriture durant plusieurs semaines, il est en revanche impossible de se passer d pendant plus de trois jours L est la seule boisson des animaux, et la seule qui nous soit vraiment indispensable. D ailleurs, tous les breuvages que nous avons inventés [ ] contiennent avant tout de l! Dans notre organisme, l est à la fois transporteur, éboueur et lubrifiant*. D abord elle transporte vers les cellules des substances nutritives dissoutes, puis dans son rôle d éboueur elle nettoie l organisme en éliminant les déchets par l urine. L est aussi un lubrifiant, puisque sans elle on ne pourrait ni cligner des yeux ni plier les genoux! Pierre Kohler, Voyage d une goutte d, Éditions Fleurus, (*) Un lubrifiant est une substance qui permet à deux objets de glisser facilement l un contre l autre (l huile, la graisse, l savonneuse sont des lubrifiants). Doc 2 Un enfant de ton âge a besoin d au moins 1,5 L chaque jour. Est-ce que tu bois cette quantité de boissons dans une journée? Il est facile de le vérifier. 2. Les boissons suffisent-elles à nos besoins? Un enfant de ton âge a noté ce qu il a bu au cours d une journée. Le matin : 1 bol de lait. Au repas du soir : 1 verre d. A midi : 1 verre d. Au goûter : 1 verre de jus de fruits. Avant le coucher : 1 verre de lait. Fais comme lui : note ce que tu bois dans une journée. Le lendemain, mesure approximativement la quantité d que cela représente. Aide-toi du matériel du document 3. D après tes calculs, toutes ces boissons sont-elles suffisantes pour t apporter les 1,5 L d dont tu as besoin? Si tu penses qu elles sont insuffisantes, d où viennent les autres apports en? C est ce que tu vas découvrir en faisant des expériences. Doc 3 Pour t aider Souviens-toi du document 1: le lait, les jus de fruits et toutes les autres boissons que tu peux consommer contiennent surtout de l. 1 dl est aussi égal à 1/10 de litre. Cela signifie qu il faut 10 verres d pour faire 1L d. 14 États et changements d états de l

4 Des recherches pour répondre 1. Une méthode pour savoir s il y a de l dans les aliments Expérim ente Enferme un fruit pelé ou coupé en deux dans un sac en plastique (document 4). Place le sac au soleil ou sous une lampe de bur pendant environ 15 minutes. Qu observes-tu à la fin de l expérience? Doc 4 Ch erch e des explications Ouvre le sac et touche avec ton doigt. De quoi est constitué le voile qui apparaît sur le sac (document 5)? Comment se forme-t-il? Rédige un com pte-rendu d expérience Fiche «méthode» p. 6. Doc 5 Pour t aider Va voir dans l encyclopédie les mots évaporation et condensation. 2. Applique la méthode aux aliments que tu manges Applique la même méthode pour étudier des aliments que tu as l habitude de manger. Fais des hypothèses : indique si, à ton avis, l aliment que tu testes contient de l. Regroupe tes hypothèses et tes résultats dans un tabl comme celui-ci. Le tabl te propose des exemples, tu peux en imaginer d autres. ALIMENT TESTÉ HYPOTHÈSE RÉSULTAT DE L EXPÉRIENCE Pomme de terre fraîche Pommes de terre «chips» Tomate Raisins secs Pain frais Biscotte Pain sec Pomme Champignon Pour aller plus loin La quantité d dont ton corps a besoin est-elle différente en été et en hiver? Est-elle la même un jour où tu fais du sport (document 2) et un jour où tu restes chez toi? Mesure la quantité d que tu bois dans ces situations pour répondre aux questions. Des bilans, des réponses : page 20 15

5 Des bilans, des réponses 1 Comment savoir si une colline est plus haute qu une autre? Il faut se placer au sommet d une colline et viser horizontalement en direction du sommet de l autre colline. Deux méthodes principales permettent de repérer l horizontale. Le tube est parallèle à la surface de l : la visée est horizontale. Un côté de l équerre est parallèle au fil à plomb : la visée est horizontale. 2 Comment a-t-on gradué les premiers thermomètres? La température de solidification ou de fusion de l est toujours la même, quelle que soit la température de la pièce. Les scientifiques ont décidé que cela correspondrait à 0 C. La température d ébullition de l est toujours la même; elle n augmente pas, même si on la laisse bouillir longtemps. Les scientifiques ont décidé que cela correspondrait à 100 C au niv de la mer. C est un peu moins en altitude. C est ainsi qu on a mis au point la graduation des thermomètres au XVIII e siècle. 3 Comment savoir s il y a de l dans les aliments? En enfermant des aliments qui contiennent de l dans un sac en plastique exposé à la chaleur, on voit apparaître de la buée à l intérieur du sac. L des aliments s évapore (elle se transforme en vapeur d ), puis se condense (elle se transforme en liquide) sur les parois du sac. L dont notre corps a besoin lui est fournie par les boissons que nous buvons, mais aussi par ce que nous mangeons. En effet, presque tous les aliments contiennent de l. 4 Comment faire sécher des champignons? Les champignons, comme les autres aliments, contiennent de l. Pour les conserver, il faut les faire sécher, c est-à-dire faire évaporer leur rapidement. Les expériences réalisées montrent que la vitesse d évaporation dépend de la température, de la surface en contact avec l air et de l aération. C est ce qui explique la manière dont on s y prend pour faire sécher les champignons. 5 D où vient l des nuages? De l s évapore sans cesse dans l air. Pourtant, le plus souvent, on ne la voit pas. C est parce qu à l état gazeux, l est invisible : on l appelle vapeur d. L devient visible lorsqu elle se condense: elle forme de petites gouttes (comme sur un verre froid). À la surface de la Terre et des océans, c est la même chose : la vapeur d est invisible dans l air. Lorsqu elle rencontre de l air plus froid, elle se condense. C est comme cela que se forment les nuages. 20 Matière et énergie : des bilans, des réponses

6 L sous forme de solide, de liquide et de gaz État liquide L'évaporation se fait lentement et à température ambiante. La solidification a lieu à 0 C si l' ne contient pas de substance dissoute. Solidification Fusion Condensation Évaporation ou ébu lition L'ébullition se produit rapidement, à une température voisine de 100 C. existe sous trois formes État solide (glace) État gazeux (vapeur d') Cela peut être, par exemple, des glaçons, du givre ou de la neige. On se rend compte de la présence de vapeur d' lorsqu'elle se condense. Invisible, il y a en permanence de la vapeur d' dans l'air. 21

7 Ai-je compris? Ai-je retenu? a Je vérifie mes connaissances 1. De l est en train de bouillir doucement sur une plaque électrique. Réponds par «vrai» ou «faux» et explique pourquoi. Sa température est proche de 100 C. Les bulles qui se forment dans l en train de bouillir sont des bulles d'air. L passe de l état liquide à l état gazeux. 2. On augmente la puissance du chauffage Réponds par «vrai» ou «faux» et explique pourquoi. Les bulles deviennent plus grosses et plus nombreuses. L' s évapore plus vite. La température de l augmente. b J utilise mes connaissances Observe les deux dessins. Rédige un texte pour expliquer comment s est formé le brouillard en utilisant les mots ou les groupes de mots suivants : l s'évapore ; l se condense ; air chaud ; air froid ; vapeur d ; brouillard. c J exploite un graphique Au moment précis où le gobelet est sorti du congélateur, le thermomètre, pris dans la glace, indique 15 C. On note ensuite la température toutes les 15 minutes et on réalise un graphique Température (en C) Quelle est la température à l intérieur du congélateur? Quelle est la température de l au bout de : 15 minutes? 60 minutes? 30 minutes? 90 minutes? Dans quel état se trouve l au bout de : 15 minutes? 60 minutes? 30 minutes? 90 minutes? Durée de l'expérience (en min) 46 Matière et énergie : évaluation

8 d Je pratique une démarche scientifique Matériel L huile de cuisine se dissout-elle mieux dans de l du robinet ou dans de l savonneuse? Fais un schéma de l expérience. Réalise-la. Rédige une conclusion. - des récipients variés - de l'huile de cuisine - du savon liquide - un compte-gouttes - de l' du robinet e Je comprends le sens d un texte documentaire On peut consulter l affiche suivante dans une salle de l aquarium de Monaco L de mer est aspirée par une pompe (1) à travers une crépine située à 55 m de profondeur (2) [ ]. Elle est ensuite refoulée dans une cuve de décantation (3). Une pompe (4) l élève jusqu à une tour (5) [ ] d où elle descend [ ] vers [ ] les aquariums (6) ; le trop-plein des bassins est renvoyé à la mer. Des filtres de divers types (7) sont disposés sur le circuit afin de purifier l. Certains bassins fonctionnent en circuit fermé (8). L ensemble du dispositif fait circuler environ L d de mer par jour [ ]. 1 2 Réponds aux questions suivantes en t aidant, si nécessaire, d un dictionnaire. De quoi parle ce texte? Donne-lui un titre. À quoi sert la crépine? À quoi sert la cuve de décantation? Pour quelle raison est-elle nécessaire? À quoi servent les filtres (7)? À ton avis que permettent-ils de retenir? Que laissent-ils passer? L qui passe à travers ces filtres ressort-elle pure? 47