Chp4 L eau dans tous ses états

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1 Chp4 L eau dans tous ses états Activité1 Est-ce toujours de l eau? Depuis toute petite, Cassiopée aime beaucoup faire des expériences avec de l eau. Aujourd hui, elle décide d utiliser de l eau à l état liquide, solide et gazeux. Mais elle s interroge : «De l eau, c est de l eau, donc si l eau est liquide, est de la glace ou de la vapeur d eau, cela reste de l eau donc je pense que l eau devrait toujours garder les mêmes propriétés.» 1-Prévision : A ton avis, l eau change-t-elle de propriétés selon ses différents états physiques? 2-Recherche documentaire : Étudie le document ci-dessous 3-Exploitation : 3-1-Etat solide : la forme du glaçon change-t-elle après le transvasement? 3-2-Etat liquide : la forme de l eau liquide change -t-elle après le transvasement? 3-3-Etat liquide : lorsqu on incline le bécher, la surface libre de l eau s incline-t-elle? 3-4-Etat gazeux : le volume du ballon de baudruche varie-t-il au cours du chauffage? 4-Résultats : Votre prévision était-elle correcte? Documents : Etat solide Etat liquide Etat gazeux On transvase des glaçons d un bécher ver un ballon On place de l eau liquide dans un bécher, puis l incline et enfin la transvase dans un ballon On coiffe un ballon d eau avec un ballon de baudruche et porte l eau à ébullition. Bilan : L eau est de la matière. La matière peut se présenter sous 3 états physiques : solide, liquide ou gaz. Un solide peut être saisi à la main et possède une forme propre et conserve son volume Schéma Un liquide ne peut pas être saisi à la main, il coule, prend la forme du récipient dans lequel on le verse, sans changer de volume. Sa surface libre est plane et horizontale. Schéma Un gaz ne peut pas être saisi à la main, il remplit totalement le récipient qui le contient en changeant de forme et de volume Schéma

2 Activité 2 : Toujours plus haut Philémon est songeur «Dis-moi, Cassiopée, Elle vient d où l eau de la mer?».cassiopée moqueuse lui répond «l eau de la mer, elle vient de plus haut.» 1-Prévision : A ton avis, la réponse de Cassiopée est-elle correcte? 2-Recherche documentaire : Étudie les documents ci-dessous 3-Exploitation : 3-1-Que se passe-t-il à la surface des mers et des océans lorsqu il y a du soleil? 3-2-Est-ce que l on peut trouver de l eau dans l atmosphère? Si oui, sous quel état physique, si non pour quelles raisons? 3-3-Dans quel(s) état(s) physique(s) se trouve l eau dans les nuages? 3-4-Donne le nom des transformations subies par l eau lors de la formation des nuages. 3-5-Comment expliquer que le niveau des mers ne varie pas malgré la vaporisation qui se produit sans cesse? 4-Résultats : Votre prévision était-elle correcte? Documents : EAU SOLIDE FUSION EAU LIQUIDE SOLIDIFICATION EAU LIQUIDE LIQUEFACTION EAU GAZ VAPORISATION EAU LIQUIDE Dessin : les transformations de l eau sur Terre Schéma : les changements d état de l eau Bilan L eau peut subir plusieurs changements d état et revenir à son état initial, dans ce cas on parle de cycle. Les changements d état sont inversibles. Eau (état liquide) fusion solidification vaporisation liquéfaction Glace (état solide) Vapeur d eau (état gazeux) Vaporisation de l eau: l eau passe de l état liquide à l état gaz (l eau de la mer se vaporise) Liquéfaction de la vapeur d eau : l eau passe de l état gaz à l état liquide. (naissance des nuages) Solidification de l eau : l eau passe de l état liquide à l état solide. (dans les nuages, les gouttes se solidifient et donnent la neige) Fusion de l eau : l eau passe de l état solide à l état liquide. (formation des torrents par la fonte des neiges)

3 Activité3 Va te faire cuire un œuf Philémon et Cassiopée ont trouvé la recette de l œuf dur : «Plonger l œuf dans l eau bouillante et attendre 7 minutes» Philémon «Pff Pas besoin de recette pour ça C est trop facile de se faire un œuf dur, dès que l eau bout, je mets mon œuf dans l eau pendant dix minutes, et voilà» Cassiopée : «Ben si tu attends 2 ou 3 minutes de plus avant de mettre l œuf, l eau sera plus chaude et ton œuf sera cuit plus vite» 1-Prévision : A ton avis, comment varie la température de l eau liquide au fur et à mesure qu on la chauffe? A ton avis, existe-t-il une température maximale de l eau liquide? 2-Protocole : Liste du matériel : un chauffe-ballon électrique, un ballon, un chronomètre, un thermomètre Le thermomètre utilisé donne des températures avec une précision de +/-0,5 C Explication : il y a 50 ml d eau dans le ballon posé dans le chauffe-ballon. La partie sensible du thermomètre plonge dans l'eau. 3-Expérience : Après accord du professeur, réalisez l expérience et relevez la température à chaque BIP du chronomètre 4-Observations : Note la température de l eau et tes observations toutes les 0,5 minutes dans le tableau cidessous. T : le temps est exprimé en minutes (min),t : la température est exprimée degrés Celsius ( C). t(min) T( C) Observations : 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 5-Représentation graphique : 5-1-Construit un graphique représentant la température T en C en fonction du temps t en min En abscisse le temps (échelle : 1 cm 1 minute) et en ordonnée la température (échelle : 1 cm 10 C) 5-2- Place les points expérimentaux dans le graphique (représente des croix «+») 6- Etude graphique 6-1-Représente et lisse la courbe passant au plus près des points expérimentaux. 6-2-En combien de parties peut-on découper la courbe. Trace les limites de ces parties sur le graphique 6-3-Indique, dans chaque partie, l état physique de l eau (liquide et/ou gaz..), utilise les observations 6-4-D après le graphique, Quelle est la température maximale obtenue? 7-Résultats : Vos prévisions étaient elles exactes? 8-Conclusion : Que pouvez vous conclure?

4 Document comment représenter le graphique de l évolution de la température en fonction du temps Un graphique est réalisé uniquement sur du papier millimétré et comporte les éléments suivants : Un titre pour décrire son contenu, Des graduations sur les axes. Il faut toujours adapter l échelle en fonction des valeurs à placer dans le graphique. Des axes (pas sur les bords extrêmes de la feuille), on les gradue tous les centimètres, eu bout de chaque axe on précise la grandeur qu il représente et son unité. Stopper les axes autour du dernier point que l on devra placer. Des points expérimentaux tracés d une croix «plus» + d une couleur et la courbe d une autre couleur, cela pour distinguer la partie expérimentale (les points) de l'interprétation (la courbe). La courbe est tracée passant au plus près des points, à main levée si ceux-ci ne sont pas alignés, s ils semblent alignés tracer la courbe à la règle. Stopper la courbe autour du dernier point. Un encadré pour y faire figurer les échelles choisies ex : 1cm représente 1minute sur l axe des abscisses (horizontal) 1cm représente 10 C sur l axe des ordonnées (vertical) Bilan La grandeur température T L appareil de mesure de la température est le thermomètre L unité de la température est le degré Celsius ( C) L augmentation de la température de l eau nécessite un apport d énergie L ébullition de l eau nécessitent un apport d énergie Lors de l ébullition, l eau passe rapidement de l état liquide à l état gazeux, tant qu il reste de l eau liquide, la température de l eau est 100 C. 100 C est la température d ébullition de l eau pure à pression atmosphérique normale. La température de l'eau pure reste constante pendant l ébullition : on dit qu il y a un palier de température. Ce palier de température correspond à la partie horizontale de la courbe d évolution de la température en fonction du temps. Graphe :

5 Activité4 Méfiez-vous de l eau qui dort Cassiopée se demande s il apparait toujours un palier de température pour d autres types de changements d état, d autres substances et sous de nouvelles conditions. 1-prévision : A ton avis, existe-t-il toujours un palier de température lors des changements d état. 2-Recherche documentaire : étudie le document ci-dessous 3-Exploitation : 3-1-Que peux-tu déduire des expériences en ce qui concerne la température lors de la solidification et de la fusion de l eau pure? 3-2-Observes-tu des paliers de températures pour tous les changements d états? si non dans quels cas, il n y a pas de paliers de température 4-Résultats : Votre prévision était-elle correcte? Documents :

6 Solidification de l eau pure

7 Bilan Les changements d état sont réversibles. La température de fusion ou de solidification de l eau pure est 0 C. La température reste constante lors des changements d état d un corps pur (eau ou cyclohexane par exemple).la température ne reste pas constante lors des changements d état d un mélange. Un palier de température apparaît lors du changement d état d'un corps pur mais pas lors des changements d états des mélanges On peut donc reconnaître un corps pur en effectuant sa solidification ou sa fusion et en observant l évolution de sa température, s il y a un palier c est un corps pur. L augmentation de la température d un corps pur nécessite un apport d énergie La fusion et la vaporisation d un corps pur nécessitent un apport d énergie Certains changements d état s accompagnent d une libération d énergie.

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