Éric Donadéi Professeur au collège Théodore-Monod, Villerupt

physique chimie 5 e Nouveau programme 2009 Livre du professeur Sous la direction de Jean-Marie Parisi Éric Donadéi Professeur au collège Théodore-Monod, Villerupt Fabienne Foltrauer Professeur au collège et lycée Notre-Dame-de-la-Providence, Thionville Nicolas Riverain Professeur au collège Marie-Curie, Paris 18 e

La nouvelle collection de Physique-Chimie 5 e met à la disposition des professeurs un ensemble d outils complémentaires (voir au dos de la couverture). L équipe d auteurs est à votre écoute pour toute question dès maintenant ; il vous suffit d envoyer un courriel à : physiquechimie-college@editions-belin.fr Vous recevrez une réponse dans les plus brefs délais. Photo de couverture : Beat Glanzmann/Corbis. Illustrations et schémas : Amélie Veaux, Laurent Blondel/COREDOC. Belin s engage, avec ses partenaires, pour l environnement et le développement durable. Belin garantit : l utilisation de papier recyclé ou de pâte à papier issue de forêts gérées de façon durable ; un processus de blanchiment du papier sans chlore ; des imprimeurs respectant l environnement (label Imprim Vert ou norme ISO 14001). Toutes les références à des sites Internet présentées dans le manuel et dans le livre du professeur ont été vérifiées attentivement à la date d impression. Compte tenu de la volatilité des sites et du détournement possible de leur adresse, les éditions Belin ne peuvent en aucun cas être tenues pour responsables de leur évolution. Nous appelons donc chaque utilisateur à rester vigilant quant à leur utilisation. Le code de la propriété intellectuelle n autorise que «les copies ou reproductions strictement réservées à l usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective» [article L. 122-5] ; il autorise également les courtes citations effectuées dans un but d exemple ou d illustration. En revanche «toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle, sans le consentement de l auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite» [article L. 122-4]. La loi 95-4 du 3 janvier 1994 a confié au C.F.C. (Centre français de l exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris), l exclusivité de la gestion du droit de reprographie. Toute photocopie d oeuvres protégées, exécutée sans son accord préalable, constitue une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. Éditions Belin, 2010 Code 982942

Sommaire Partie A. L eau dans notre environnement Mélanges et corps purs 1. L eau autour de nous... 5 2. Les mélanges aqueux... 7 3. Mélanges homogènes et corps purs... 9 4. Les états de l eau...11 5. Les changements d état...13 6. L eau est un solvant...16 Partie B. Les circuits électriques en courant continus 7. Circuit électrique simple...19 8. Circuit électrique en série...21 9. Circuit comportant une dérivation...24 Partie C. La lumière : sources et propagation rectiligne 10. Sources de lumière...27 11. Les ombres...30 12. Soleil-Terre-Lune...33 Fiches photocopiables : les schémas-bilan de tous les chapitres...36

1 L eau qui nous entoure >> Livre de l élève p. 10 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités L eau dans notre environnement : quel rôle l eau joue-t-elle dans notre environnement et dans notre alimentation? L eau est omniprésente dans notre environnement, notamment dans les boissons et des organismes vivants. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. Suivre un protocole donné pour mettre en évidence la présence d eau dans différentes substances. Valider ou invalider l hypothèse de la présence d eau. Activité 1 p. 12. Se documenter sur la présence d eau autour de nous Activité 2 p. 13. Réaliser le test de reconnaissance de l eau Choix pédagogiques Ce premier chapitre vise à montrer que l eau est présente partout autour de nous. Il faut ensuite pouvoir démontrer sa présence grâce à un test : le test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. L activité 1 est documentaire. On s en tient à montrer que l eau est partout présente autour de nous en quantité considérable. Pourtant, l eau douce, qui est vitale, est rare et précieuse. Un développement sur les changements d états de l eau sera fait plus tard (cƒ. chapitre 5, p. 72 du manuel). L activité 2 est expérimentale. Le test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre est réalisé sur différents liquides, alimentaires ou non alimentaires. L étude du white-spirit est intéressante, car ce liquide a le même aspect que l eau, mais n en contient pas. Ce test permet de dissiper la confusion fréquente et tenace chez les élèves entre les concepts d eau et de liquide. Les résultats des tests permettent de dire que toutes les boissons et presque tous les aliments contiennent de l eau. Quelques conseils pratiques Activité 2 Pour chaque groupe, il faut : 1 verre de montre, 1 spatule, du sulfate de cuivre anhydre (conditionné dans une boîte de pellicule photo), des lunettes de protection. Pour la classe, il faut autant de béchers propres et secs que de groupes (chaque bécher contient une pipette en plastique propre et sèche). Répartir dans les béchers : le lait, le jus d orange, l huile, la limonade et le white-spirit. Vous pouvez acheter des lunettes de protection dans les magasins de bricolage pour un coût assez faible. Des petites boîtes pour pellicules photographiques sont pratiques pour reconditionner le sulfate de cuivre anhydre. Votre photographe vous en donnera. Prévoir la quantité de sulfate de cuivre anhydre suffisante pour toutes les classes. Vérifier que les élèves referment hermétiquement les boîtes après usage pour éviter le bleuissement dû à l humidité de l air. Si le laboratoire ne dispose pas de sulfate de cuivre anhydre, il peut être préparé par déshydratation du sulfate de cuivre en utilisant un four à micro-onde ou un autre moyen de chauffage. Il sera tout de même de moins bonne qualité que le produit commercial. Pour éviter l utilisation d un trop grand nombre de béchers, les groupes testent les différents liquides par permutation. Vidéos Pierron Éducation : Le test de l eau. Test de l eau sur différents liquides. Chapitre 1 L eau qui nous entoure 5

9. a. Oui. b. Aucune autre planète du système solaire. 10. a. Fausse. b. Fausse. c. Vraie. 11. a. L eau est présente chez tous les organismes vivants. 12. a. Sulfate de cuivre anhydre. b. Blanc. c. Bleu ; eau. 13. Hypothèse 2 validée. 14. c ; d ; a ; b. 15. Pas de lunettes de protection ; trop grande quantité de sulfate de cuivre anhydre. 16. 1 : Douce. 2 : Boisson. 3 : Bleue. 4 : Salée. 5 : Eau. 17. a. Dans les lacs, les rivières, les nappes phréatiques, les glaciers, les glaces polaires, les neiges persistantes. b. 2,8 %. c. Rare. 18. a. Zones humides. b. L eau est nécessaire à la vie. c. Sahara. 19. Toutes les boissons contiennent de l eau. 20. a. Masse d eau dans le corps : m = 65 x 80/ 100 = 52 kg. b. Masse d eau dans les cellules : m = 52 / 2 = 26 kg. 21. a. 1,5 L par jour. b. Avant, pendant et après. 22. d. Une douche de 4 min environ : 60 à 80 L d eau. Un bain : 150 à 200 L d eau. e. En moyenne : 365 douches ou bains par an. f. Volume d eau de douches en 1 an : V min = 365 x 60 = 21900 L ; V max = 365 x 80 = 29200 L. Volume d eau de bains en 1 an : V min = 365 x 150 = 54750 L ; V max = 365 x 200 = 73000 L. 23. Oui. 24. a. L eau stockée est utilisée pour produire de l énergie électrique. b. Centrales hydrauliques. 25. Voir les étapes de l exercice 14 p. 17 dans l ordre suivant : c ; d ; a ; b. 26. a. Sulfate de cuivre anhydre. b. Une coupelle. c. Le liquide à tester. d. Protéger les yeux d un contact éventuel avec le sulfate de cuivre anhydre qui est nocif. Corrigés des exercices 27. 1 : limonade. 2 : blanc. 3 : sulfate de cuivre anhydre. 4 : bleu. 28. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. 29. a. L air contient de l eau. b. Hypothèse validée. 30. a. De nombreuses substances sont nocives. b. Facilement inflammable. Irritant pour la peau. Très toxique pour les organismes aquatiques, peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l environnement aquatique. Nocif : peut provoquer une atteinte des poumons en cas d ingestion. L inhalation de vapeurs peut provoquer somnolence et vertiges. Donc substance à ne pas chauffer, rejeter dans la nature, toucher, inhaler, avaler. c. Lunettes de protection. d. Cyclohexane, sulfate de cuivre anhydre, une spatule, une pipette, une coupelle, des lunettes de protection. e. 31. À l humidité de l air. 32. a. Sulfate de cuivre anhydre. b. Concombre (1) et soda (2). 33. a. L eau. b. Lait Sulfate de cuivre anhydre Avant l expérience Après l expérience 34. a. Eau. b. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. c. Anhydre. 35. a. Lydia a raison, les liquides ne contiennent pas tous de l eau. b. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. c. Voir exercice 14 p. 17. 36. a. L eau. b. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. 37. a. L air peut être humide. b. Il dessèche l air. 38. a. L encre est bleue, tout comme le sulfate de cuivre au contact avec de l eau. b. Chauffer l encre bleue et tester la buée obtenue. 39. a. Sulfate de cuivre anhydre. b. Le sulfate de cuivre anhydre est devenu bleu au contact du jaune et du blanc d œuf. c. Le jaune et le blanc d œuf contiennent de l eau. d. Hypothèse invalidée. 40. Le vinaigre contient de l eau car le sulfate de cuivre anhydre bleuit à son contact. Un défi (p. 22) Le sulfate de cuivre anhydre s est hydraté au contact de l air humide. La masse du contenu du verre de montre a donc légèrement augmenté. Sécurité (p. 23) a. Xn : nocif. Dangereux pour l environnement. b. Il ne faut ni goûter, ni toucher, ni sentir ce produit. Le port des lunettes de protection est conseillé. Le produit ne doit pas être jeté dans l évier. (Proscrire soigneusement inhalation, ingestion et contact avec la peau. Ne pas rejeter dans l environnement.) c. Parce qu il est dangereux pour la santé et l environnement. Attention, à partir de 2010, les normes d étiquetage changent. Les nouveaux pictogrammes SGH (système général harmonisé) seront pour le sulfate de cuivre anhydre : et Pour plus d information : www.inrs.fr/dossiers/clp.html www.etiquette.scienceamusante.net/ index.php Bibliographie pour le professeur Encrenaz Thérèse, À la recherche de l eau dans l Univers, Belin, 2004. Le Mestel Martine, Lorient Denis, Simatos Denise, L eau dans les aliments : Aspects fondamentaux, signification dans les propriétés sensorielles des aliments et dans la conduite des procédés, Staa, 2002. 6

2 Les mélanges aqueux >> Livre de l élève p. 24 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Mélanges aqueux : comment obtenir de l eau limpide? Mélanges homogènes et hétérogènes. Décantation. Filtration. L eau peut contenir des gaz dissous. Test de reconnaissance du dioxyde de carbone par l eau de chaux. Choix pédagogiques Extraire des informations de l observation d un mélange. Réaliser un montage de décantation ou de filtration à partir d un schéma. Faire le schéma d un montage de décantation ou de filtration en respectant des conventions. Mettre en œuvre un protocole pour récupérer un gaz par déplacement d eau. Réaliser le test, le schématiser. Activité 1 p. 26. Distinguer un mélange homogène d un mélange hétérogène Activité 2 p. 27. Séparer les constituants d un mélange hétérogène Activité 3 p. 28. Récupérer le gaz d une boisson pétillante Activité 4 p. 29. Identifier le gaz dissous dans une eau pétillante Ce chapitre prolonge les acquis du primaire, conforte et enrichit le vocabulaire : mélanges homogènes et mélanges hétérogènes. Il développe les savoir-faire expérimentaux avec la manipulation d une verrerie spécifique. L activité 1 propose l utilisation du jus d ananas et de menthe à l eau, pour distinguer un mélange homogène et un mélange hétérogène. Ce chapitre se concentre sur les mélanges hétérogènes, avec les techniques particulières de séparation de certains de leurs constituants : décantation, filtration. Le dégazage du dioxyde de carbone, dans le cas des eaux pétillantes, est également proposé. Au chapitre suivant, les élèves apprendront à séparer les constituants d un mélange homogène avec des techniques appropriées. Pour les techniques de décantation et de filtration (activité 2), nous avons choisi de rendre limpide une eau boueuse pour sensibiliser les élèves au développement durable. Une eau pétillante au repos est homogène, mais on met en évidence qu elle contient un corps gazeux, que l on récupère par déplacement d eau, puis que l on identifie par le test à l eau de chaux (activités 3 et 4). Quelques conseils pratiques Activité 1 Choisir un jus d ananas avec grosse pulpe, car elle se dépose assez rapidement. Activité 2 Préférer les erlenmeyers aux béchers, car on peut y poser les entonnoirs sans avoir besoin de support. Vidéos Pierron Éducation : Filtration d une eau boueuse. Décantation et centrifugation. Filtration. Activité 3 et 4 Le professeur pourra trouver du dioxyde de carbone dans des petites cartouches servant à «gonfler» les pneus de bicyclette, vendues dans les magasins de sport. On peut aussi utiliser le dioxyde de carbone d un extincteur usagé ou même en fabriquer par action du vinaigre sur l hydrogénocarbonate de sodium. Si le dioxyde de carbone est stocké dans les tubes à essai en vue d une identification à la séance suivante, il ne faut pas prendre des bouchons trop petits, car le dioxyde de carbone se dissout dans l eau résiduelle à l intérieur du tube et la pression intérieure diminue, ce qui coince un bouchon trop petit. Vidéo Pierron Éducation : Dégazage d une eau gazeuse. Chapitre 2 Les mélanges aqueux 7

Corrigés des exercices 8. a. homogène. b. hétérogène. 9. Mélange 2. 10. a. hétérogène. b. lourds. 11. a. hétérogène. b. homogène. c. filtre. d. filtrat. 12. a. Vraie. b. Fausse. c. Vraie. 13. a. Le dioxyde de carbone. b. Tube 1 : trouble. Tube 2 : limpide. c. Tube 1. 14. Dans le bécher : eau de chaux limpide. Dans le tube à essai : eau de chaux trouble. 15. 1 : homogène. 2 : dioxyde de carbone. 3 : filtration. 4 : décantation. 5 : hétérogène. 6 : gaz. 7 : eau de chaux. Mot caché : mélange. 16. Mélange hétérogène : contient de la pulpe. 17. a. On distingue à l œil nu les deux liquides, donc le mélange est hétérogène. b. En 1. 18. Mélange homogène : sirop de menthe + eau. Mélange hétérogène : jus d ananas + pulpe. 19. Intrus : mélange 2, seul mélange hétérogène. 20. a. Mélange homogène. b. Aspect d une émulsion. Mélange hétérogène. c. L aspect du lait dépend de l échelle d observation. 21. Entonnoir, filtre, erlenmeyer. 22. a. On distingue à l œil nu les feuilles de thé et le liquide, donc le mélange est hétérogène. b. Le thé (boisson) : au-dessus de l élément 1. Les feuilles de thé : en dessous. c. Élément 1 : un filtre. 23. a. Hétérogène. b. Homogène. c. Retenir les feuilles de thé. d. 24. a. Jus d orange sans pulpe : mélange homogène. Jus d orange avec pulpe : mélange hétérogène. b. Elle place un filtre à café dans l entonnoir, puis l entonnoir au-dessus du verre. Elle verse le jus d orange avec pulpe dans le filtre. Elle récupère le jus d orange sans pulpe dans le verre. c. Dans le filtre. 8 Eau + feuilles de thé Feuilles de thé Thé liquide homogène Filtre 25. 26. a. Décantation. b. Au fond du tube. c. 27. a. On distingue plusieurs constituants à l œil nu dans le sang après centrifugation, donc le sang n est pas un mélange homogène. b. Les particules les plus lourdes se déposent au fond des tubes. c. Le dépôt des constituants les plus lourds se réalise rapidement. d. L essoreuse à salade, le tambour d une machine à laver 28. En Turquie, on utilise la décantation ; en France, la filtration. b. En Turquie, le café est trouble car il reste du café moulu en suspension dans le liquide. c. Eau chaude Filtre Café moulu Café (boisson) 29. a. Filtre. b. Filtration. 30. Aucun n a raison : les deux techniques proposées sont inefficaces pour un mélange homogène comme la grenadine à l eau. 31. a. Filtration. b. Filtre. c. Oui. Pour éliminer les saletés que le sable a retenues. 32. Les filtrations successives permettent d éliminer les particules de plus en plus petites. On applique cette méthode de filtration dans les usines de traitement des eaux. 33. a. Boisson gazeuse Agitateur magnétique Eau Terre Dioxyde de carbone Eau Eau b. Agiter la boisson et favoriser ainsi le dégazage. 34. a. Le gaz dissous. b. 1 : eau. 2 : eau. 3 : gaz. 4 : eau. 5 : eau. 6 : gaz. 7 : gaz. c. Récupération d un gaz par déplacement d eau. 35. a. Les deux tests de reconnaissance réalisés sont positifs. b. On ne distingue pas les différents constituants à l œil nu, donc c est un mélange homogène. c. Ce liquide contient de l eau (test de reconnaissance au sulfate de cuivre anhydre) et du dioxyde de carbone (test à l eau de chaux). 36. a. Expérience 1 : récupération du gaz par déplacement d eau. Expérience 2 : test de reconnaissance du dioxyde de carbone par l eau de chaux. b. Expérience 1 : Gaz recueilli Bulles de gaz Eau avec cachet effervescent Expérience 2 : Eau de chaux limpide Gaz récupéré Eau 37. Dioxyde de carbone. Précipité blanc Bulles de gaz Un défi (p. 38) Il faut mettre les liquides dans un certain ordre : l huile, l eau, le sirop. Il faut les faire couler doucement à l aide d une cuillère ou prendre un entonnoir. Environnement et développement durable (p. 38) a. L excès de dioxyde de carbone augmente l effet de serre et participe au changement climatique. b. Les océans limitent cette pollution en absorbant le dioxyde de carbone. c. L augmentation de la température réchauffe l eau des océans et le dioxyde de carbone se dissout moins bien dans l eau chaude que dans l eau froide. Santé (p. 39) a. Oui, mais très peu. b. L hémoglobine des globules rouges fixe le dioxygène et facilite sa dissolution dans le sang. c. L organisme d un fumeur manque de dioxygène. Objectif B2i (p. 39) a. Dégrillage, tamisage, filtration sur sable et sur charbon actif. b. La taille des trous de ces filtres est différente : les trous sont plus gros pour la grille que pour le tamis. c. L eau limpide contient des bactéries, des virus et de la matière organique. d. Des bactéries consomment la matière organique encore présente dans l eau.

3 Mélanges homogènes et corps purs >> Livre de l élève p 40 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Mélanges homogènes et corps purs : un liquide d aspect homogène est-il pur? Une eau limpide est-elle une eau pure? Une eau d apparence homogène peut contenir des substances autres que l eau. Mélanges et corps purs. Évaporation. Chromatographie. La distillation d une eau minérale permet d obtenir de l eau quasi pure. Extraire les informations utiles de l étiquette d une eau minérale ou d un autre document. Pratiquer une démarche expérimentale. Suivre un protocole pour réaliser une chromatographie. Interpréter un chromatogramme simple. Présenter la démarche suivie lors d une distillation, les résultats obtenus. Activité 1 p. 42. Séparer les constituants d un colorant alimentaire Activité 2 p. 43. Évaporer une eau minérale Activité 3 p. 44. Distiller une eau minérale Activité 4 p. 45. Évaporer le distillat d une eau minérale Choix pédagogiques Ce chapitre traite des méthodes de séparation des mélanges homogènes : la chromatographie, l évaporation, puis la distillation. Un des points importants est d insister sur le fait que l apparence homogène d une substance ne suffit pas pour affirmer qu il s agit d un mélange ou d un corps pur. La chromatographie (activité 1) du colorant vert pour sirop de menthe montre que ce colorant est un mélange. En effet, son chromatogramme présente plusieurs taches. Les sels minéraux, indiqués sur l étiquette d une eau minérale, sont mis en évidence par évaporation : observation d un résidu solide (activité 2). Les activités 2 et 3 développent la distillation d une eau minérale : comment obtenir de l eau quasi pure à partir d une eau minérale? L absence de résidu solide du distillat montre la récupération d une eau quasi pure. Quelques conseils pratiques Activité 1 De l eau légèrement salée suffit pour la chromatographie du colorant du sirop de menthe. La séparation des taches peut être accentuée en utilisant l éluant suivant : 2 ml d éthanol pour 10 ml de solution de chlorure de sodium à 40 g/l. Cet éluant est utilisé pour la chromatographie de l encre noire. Vidéos Pierron Éducation : Chromatographie sur papier de colorants alimentaires. Séparation des colorants d un sirop de menthe par chromatographie sur colonne. Activité 2 Pour l évaporation de l eau minérale, choisir une eau très dure, comme l eau Hépar. Mettre très peu d eau minérale dans un cristallisoir en verre résistant à la chaleur. Choisir un cristallisoir de diamètre important pour avoir une surface la plus grande possible et augmenter ainsi la vitesse d évaporation. Vidéo Pierron Éducation : Chauffage de l eau Hépar. Activité 3 Un appareil à distillation simple suffit. Si le laboratoire n en possède pas, vous pouvez fabriquer un appareil à distiller avec réfrigérant à air : un long tube coudé fait l affaire, mais cela est bien moins efficace. Activité 4 Vidéo Pierron Éducation : Distillation. Chapitre 3 Mélanges homogènes et corps purs 9

Corrigés des exercices 9. a. Fausse. b. Fausse. c. Vraie. 10. Non, étiquette d un mélange : eau + substances dissoutes. 11. a. Un constituant. b. Plusieurs constituants. 12. a. Deux. b. Mélange. 13. a. Fausse. b. Fausse. c. Vraie. 14. a. Photo b. b. Photo a. 15. a. Bouillir. b. Vapeur. c. Réfrigérant. d. Distillat. 16. a. Vraie. b. Fausse. c. Vraie. 17. 1 : homogène. 2 : distillation. 3 : chromatographie. 4 : mélange. 5 : pure. 18. a. Bonbon : deux taches rouges. Colorant alimentaire : une tache rouge. b. Colorant du bonbon : mélange. Colorant alimentaire : corps pur. c. Deux taches sont à la même hauteur donc les deux colorants correspondants sont identiques. 19. Le garçon a raison : l apparence homogène d un liquide ne suffit pas pour affirmer qu il s agit d un mélange ou d un corps pur. 20. a. Les deux tests de reconnaissance réalisés sont positifs. b. Test de reconnaissance du dioxyde de carbone par l eau de chaux. Test de reconnaissance de l eau par le sulfate de cuivre anhydre. c. C est une eau minérale : elle contient des sels minéraux dissous. 21. a. Cette eau contient des sels minéraux, donc il s agit d un mélange. b. La masse des sels minéraux pour 1 litre de cette eau minérale. c. Masse de calcium : 103/ 4 = 25,75 g. 22. a. Vraie. b. Fausse. Exemples : eau minérale, eau salée, sirop de fruit c. Fausse. Exemples : jus de fruit avec pulpe, eau boueuse 23. a. Colorant vert : 2 taches. Colorant rouge : 1 tache. Colorant jaune : 1 tache. b. Colorant vert : mélange. Colorant rouge et colorant jaune : corps purs. 24. a. Déminéraliser : éliminer les sels minéraux de l eau ; adoucir. b. Corps pur : ne contient que de l eau. c. Pour éviter le dépôt de sels minéraux dans l appareil. 25. a. Un bécher, une bande de papier, trois cure-dents, un éluant (eau salée, par exemple), du sirop de menthe glaciale et du sirop de menthe. b. Une goutte de sirop de menthe glaciale et une goutte de sirop de menthe. c. Sirop de menthe glaciale : 1 tache. Sirop de menthe : 2 taches. 26. a. Eau déminéralisée : corps pur. b. Besoins de sels minéraux. c. Évaporer de l eau minérale. 27. a. Résultat 1. b. Non, ils contiennent aussi des sels minéraux. c. Caries, obésité, diabète, troubles cardio-vasculaires 28. a. Sels minéraux. b. De l eau du robinet. 29. a. L évaporation de l eau de pluie. b. L eau de pluie contient des sels minéraux. c. Un dépôt blanc. 30. a. Montage de la distillation. b. 1 : appareil de chauffage. 2 : mélange homogène. 3 : ballon. 4 : réfrigérant. 5 : bécher. 6 : distillat. 31. a. Liquide homogène incolore. b. La distillation permet de séparer des substances colorantes du jus d ananas. Ce jus de fruit est donc un mélange. c. Hypothèse validée. 32. a. Distillation. b. Dans le ballon. c. Dans le bécher. d. Le distillat. 33. Le distillat du café contient de l eau et des arômes de café. C est donc un mélange. 34. a. Dans le bas de la tour. b. Dans le bas de la tour. c. Les gaz. d. Gaz : chauffage. Essence légère : véhicules. Naphta : industries chimiques. Kérosène : avions. Gazole : véhicules. Bitume : routes. 35. a. Favoriser l évaporation de l eau. b. Douce. c. Dans le saladier. 36. 1 : mélange après distillation. 2 : mélange avant distillation. 3 : distillat. 37. a. La menthe à l eau contient de l eau et des colorants, donc il s agit d un mélange. b. L apparence homogène du distillat ne suffit pas pour savoir si c est un mélange ou un corps pur. 38. a. Séparer les constituants d un mélange homogène. b. Éthanol. Un objet (p. 54) a. L eau du robinet peut contenir du calcaire et du chlore. b. Laisser l eau au repos pendant 1 heure. c. On évite les emballages et l énergie nécessaire transport. Histoire de sciences (p. 55) a. Les alchimistes essayaient de créer des élixirs de vie éternelle et cherchaient des méthodes pour transformer le plomb en or. b. L expérience. c. Décantation, distillation. Métier (p. 55) a. Surveiller et analyser les rejets des eaux usées. Traiter les pollutions locales. b. L eau est une ressource naturelle qui doit être protégée. Le technicien participe au maintien de sa qualité. c. Elle inspecte essentiellement les industries de traitement de surface, de l agroalimentaire et de la chimie. 10

4 Les états de l eau >> Livre de l élève p. 56 Extrait du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Les changements d état de l eau : que se passe-t-il quand on chauffe ou refroidit de l eau (sous pression normale)? Propriétés spécifiques de chaque état physique de l eau : forme propre de l eau solide (glace); absence de forme propre de l eau liquide ; horizontalité de la surface libre de l eau liquide ; compressibilité et expansibilité de la vapeur d eau qui occupe tout le volume offert. Les changements d état Observer et recenser des informations relatives à la météorologie et à la climatologie. Identifier et décrire un état physique à partir de ses propriétés. Respecter sur un schéma les propriétés liées aux états de la matière. Activité 1 p. 58. Se documenter sur la météorologie Activité 2 p. 59. Distinguer les trois états de la matière Cycle de l eau Activité 3 p. 60. Se documenter sur le cycle de l eau Solidification, fusion, liquéfaction, vaporisation. Réaliser, observer, schématiser des expériences de changements d état. Activité 4 p. 59. Réaliser des changements d état Choix pédagogiques Ce chapitre présente les trois états physiques de la matière et les changements d état associés. La matière étudiée est l eau, familière aux élèves, qui permet de travailler sur des sujets en relation avec l environnement, et de développer la météorologie et la climatologie. Il est important de dissiper cette confusion tenace chez les élèves entre eau et liquide. L activité 1 présente des exemples d eau dans les trois états physiques à travers des symboles utilisés en météorologie. L activité 2 traite des propriétés des états de la matière : solide, liquide et gaz. Comme la vapeur d eau est invisible, le professeur présente un gaz roux. L orientation de la surface libre d un liquide au repos est comparée à la direction d un fil à plomb. L activité 3 présente le cycle de l eau qui montre que l eau peut passer d un état physique à l autre et dans les deux sens. L activité 4 montre comment passer d un état à un autre et inversement par chauffage ou refroidissement : obtention de la glace ou de la buée à partir de l eau liquide. Le vocabulaire technique est introduit : solidification, fusion, vaporisation, liquéfaction. Les températures de changement d état seront étudiées au chapitre suivant. Quelques conseils pratiques Activité 1 Le mélange réfrigérant idéal est environ 10 % en volume de sel de cuisine et 90 % en volume de glace pilée sèche. Vous pourrez demander de la glace pilée chez le poissonnier ou au rayon poissonnerie d un supermarché. Il est important d arrêter le chauffage dès l apparition de buée pour éviter l ébullition. Activité 2 Vidéo Pierron Éducation : Observations de solides et liquides familiers. Activité 4 Vidéo Pierron Éducation : Les trois états de l eau. Chapitre 4 Les états de l eau 11

Corrigés des exercices 9. a. Numéro 1. b. 1 : liquide. 2 : solide. 10. a. Solide, liquide, gaz. b. Buée : liquide. Givre : solide. Air humide : gaz. c. Solide : verglas. Liquide : brouillard. Gaz : vapeur d eau. 11. État solide : forme propre. État liquide : surface libre plane et horizontale au repos. État gazeux : compressibilité et expansibilité. 12. 1 : liquide. 2 : solide. 3 : gaz. 13. 14. a. Atmosphère. b. Nuages. c. Soleil. d. Précipitations. 15. 1 : fusion. 2 : vaporisation. 3 : solidification. 4 : liquéfaction. 16. a. La fusion et la vaporisation. b. La solidification et la liquéfaction. 17. 1 : vaporisation. 2 : liquéfaction. 3 : horizontale. 4 : gaz. 5 : solide. 6 : solidification. 7 : fusion. 18. a. Solide, liquide, gaz. b. Solide : neige, glace, grêle. Liquide : brouillard, océans, lacs, buée, fleuves, rosée. Gaz : vapeur d eau. 19. a. Le samedi. b. Neige. c. Grêle, pluie. 20. La fille a raison. 21. a. L eau. b. Brouillard : eau à l état liquide. Tous les autres : état solide. 22. a. Oui. b. Solide. 23. a. Le volume du gaz a diminué. b. La compressibilité. 24. a. Un grêlon a une forme propre, donc un grêlon est un solide. b. Des nuages. 25. a. Lait : liquide. Sucre : solide. b. Solide : a une forme propre. 26. a. Non. b. Oui. c. La compressibilité des gaz. 27. a. b. 28. a. Gaz. b. 10 L c. Compressibilité et expansibilité. 29. 1 : liquide. 2 : gaz. 3 : liquide. 30. Le mercure : liquide à température ambiante, sous pression normale. 31. 1 : solide. 2 : douce. 3 : neige. 4 : liquide. 5 : mers. 6 : pluie. 32. a. Glaçons Film alimentaire Eau chaude b. Gouttelettes visibles sur le film, qui retombent dans le cristallisoir. Glaçons fondus. 33. a. 1 B. 2 D. 3 A. 4 C. 5 E. 6 G. 7 F. b. A, F et G. c. A : évaporation, passage de l état li quide à l état gazeux. F : fusion, passage de l état solide à l état liquide. G : liquéfaction, passage de l état gazeux à l état liquide. 34. a. Par chauffage. b. Fusion. 35. a. Évaporation, passage de l état li quide à l état gazeux. b. Solidification, passage de l état liquide à l état solide. c. Liquéfaction, passage de l état gazeux à l état liquide. d. Fusion, passage de l état solide à l état liquide. 36. a. Liquéfaction de la vapeur d eau dégagée par les sportifs. b. Par refroidissement de la vapeur d eau par l air. 37. a. Le sol froid. b. Liquéfaction. c. Brouillard. 38. Brouillard : fines gouttelettes d eau en suspension dans l air. 39. a. Le glaçon a une forme propre : c est de l eau à l état solide. b. L eau liquide mise dans le moule n a pas de forme propre, elle prend donc la forme du moule. 40. a. L huile a une forme propre, donc elle est à l état solide. b. Liquide. c. Solidification. d. Refroidir. 41. a. Liquide. b. Solidification. c. Le verre refroidit sur de l étain liquide et un liquide au repos a une surface plane et horizontale. Histoire des arts (p. 70) a. Le froid permet de conserver l eau à l état solide. b. Faire fondre l eau pour donner à la glace la forme souhaitée. c. Non, car la glace fondrait rapidement. Objectif B2i (p. 70) a. La vapeur d eau est invisible. b. Il faut placer l eau liquide au congélateur. c. Vaporisation, fusion, solidification, condensation. d. La condensation est un synonyme de la liquéfaction. Météorologie (p. 71) a. Liquéfaction et solidification. b. Oui (cumulus humilis, par exemple). c. Cumulonimbus. Un défi (p. 71) La vapeur d eau contenue dans l air ambiant subit une condensation solide au contact des parois froides du bac à glaçons. 12

5 Les changements d état >> Livre de l élève p. 72 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Les changements d état de l eau : que se passe-t-il quand on chauffe ou refroidit de l eau (sous pression normale)? Les changements d état Lors des changements d état, la masse se conserve et le volume varie. Un palier de température apparaît lors du changement d état d un corps pur. L augmentation de la température d un corps pur nécessite un apport d énergie. Les changements d état d un corps pur mettent en jeu des transferts d énergie. Températures de changements d état de l eau sous pression normale. Les grandeurs physiques associées Masse et volume. La masse de 1 L d eau liquide est voisine de 1 kg dans les conditions usuelles de notre environnement. 1 L = 1 dm 3 = ; 1 ml = 1 cm 3. Température. Nom et symbole de l unité usuelle de température : le degré Celsius ( C). Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence ces phénomènes. Construire le graphique correspondant en appliquant des consignes. Contrôler, exploiter les résultats Associer les unités aux grandeurs correspondantes. Lire des mesures de masse et de volume. Choisir les conditions de mesures optimales (éprouvette graduée, balance électronique). Maîtriser les correspondances simples entre ces unités. Repérer une température en utilisant un thermomètre, un capteur. Activité 2 p. 75. Observer la masse et le volume lors d une solidification Voir aussi la fiche technique : Mesurer une masse avec une balance électronique, p. 208 Activité 3 p. 76. Repérer la température de l eau liquide lors de son chauffage Activité 4 p. 77. Repérer la température de l eau liquide lors de son refroidissement Voir aussi la fiche technique : Construire et exploiter un graphique, p. 210 Activités 3 p. 76 et 4 p. 77. Voir aussi les fiches techniques : Mesurer une masse avec une balance électronique, p. 208 Mesurer un volume d un liquide avec une éprouvetet, p. 209 Activité 1 p. 74. Mesurer la masse d un certain volume d eau Activités 3 p. 76 et 4 p. 77. Choix pédagogiques Ce chapitre étudie les changements d état de l eau à travers le volume, la masse, puis la température. Les échanges d énergie mis en jeu sont introduits. L activité 1 introduit deux grandeurs physiques (masse et volume) par la mesure de la masse d un litre d eau liquide, qui est proche de 1 kg. Les instruments de mesure spécifiques sont introduits : balance, éprouvette graduée. L activité 2 relie la masse et le volume de l eau. Ces deux grandeurs sont trop souvent confondues par les élèves. Ce chapitre tente de les distinguer nettement en montrant que le volume d une masse donnée d eau change suivant l état de l eau. L étude pratique réalisable par les élèves porte sur la fusion, facile à mettre en œuvre. Notons que c est surtout pour la vaporisation que la variation de volume est importante. Chapitre 5 Les changements d état 13

Les activités 3 et 4 portent sur les changements d état de l eau avec le repérage de la température, ainsi que sur les transferts d énergie mis en jeu. L activité 3 porte sur l étude de l ébullition de l eau sous pression ordinaire. Les élèves utilisent un premier type de thermomètre : le thermomètre à liquide. L activité 4 permet l étude de la solidification de l eau. Les élèves utilisent maintenant un autre type de thermomètre : le thermomètre numérique. Quelques conseils pratiques Activité 1 Il faut choisir des éprouvettes graduées en plastique si les portées des balances sont insuffisantes. Certaines balances s éteignent après quelques minutes. Mesurer la masse de l éprouvette vide peut être alors préférable à la tare. L utilisation d un tableur-grapheur est utile pour consigner l ensemble des résultats et montrer la proportionnalité entre la masse et le volume, aux erreurs de mesure près. Vidéo Pierron Éducation : Mesure indirecte de la masse d un litre d eau pure. Activité 2 Il faut essuyer l extérieur du récipient qui contient la glace lors de la mesure de masse. En effet, la condensation de la vapeur d eau de l air peut alourdir le récipient. Le professeur doit préparer des tubes d eau glacée avant la séance en les plaçant au congélateur du laboratoire de SVT. Attention, il se peut que les tubes se brisent si la température est trop basse. Utiliser un mélange réfrigérant (glace et sel de cuisine) si vous n avez pas de congélateur à votre disposition. Le mélange réfrigérant idéal est environ 10 % en volume de sel de cuisine et 90 % en volume de glace pilée sèche. Vidéo Pierron Éducation : Chauffer de la glace. Activité 3 Il est nécessaire d utiliser un récipient en verre résistant à la chaleur. Quelques grains de pierre ponce plongés dans l eau permettent une ébullition régulière. Si vous n avez pas de pierre ponce, des poils de balai de cantonnier feront l affaire. Il est préférable de commencer les relevés de température à partir de 30 C, afin de laisser le temps à l appareil de chauffage de fournir une puissance thermique constante et d obtenir une courbe la plus linéaire possible avant l ébullition. Vidéos Pierron Éducation : Chauffage de l eau pure et de l eau salée. Vaporisation de l eau sous pression réduite. Activité 4 Un thermomètre numérique permet de lire facilement la température. Les contraintes mécaniques lors de la solidification de la glace risqueraient de briser le réservoir d un thermomètre à liquide. Rappelons que les thermomètres à mercure sont interdits. L agitateur est fabriqué avec un fil électrique dénudé. Une partie de ce fil est enroulée sur une tige cylindrique de diamètre adapté. Le tortillon permet une bonne agitation autour de la sonde du thermomètre et évite la surfusion. Le mélange réfrigérant idéal est décrit plus haut. La glace pilée se trouve sans difficulté chez le poissonnier ou dans le rayon poissonnerie d un supermarché. Pour le refroidissement, d autres solutions sont envisageables, comme de l alcool à brûler très froid ou de l eau très salée, mais leur faible capacité thermique fait que ces réfrigérants peuvent se réchauffer trop vite avant la solidification complète de l eau. Vidéos Pierron Éducation : Refroidissement de l eau pure et de l eau salée. Solidification du cyclohexane. 14

Corrigés des exercices 9. a. Balance. b. Éprouvette graduée. c. Le kilogramme (kg) d. Le mètre cube (m 3 ). 10. 1 kg. 11. a. Fausse. b. Fausse. 12. a. 1 L = 1 dm 3. b. 1 ml = 1 cm 3. 13. a. Reste la même. b. Apport. 14. Apporter de l énergie. 15. a. Thermomètre. b. Le degré Celsius ( C). 16. Apport d énergie à l eau : fusion et vaporisation. Retrait d énergie à l eau : solidification et liquéfaction. 17. T fusion = T solidification = 0 C. T ébullition = T liquéfaction = 100 C. 18. 1 : volume. 2 : température. 3 : palier. 4 : zéro. 5 : masse. 6 : ébullition. 19. a. V = 47 cm 3. b. m = 47,0 g. c. Ce liquide est de l eau. 20. a. Balance. b. L unité : le gramme. c. m = 177 g 21. a. 10 g = 10000 mg ; 0,145 kg = 145 g ; 4500 g = 4,500 kg. b. 125,6 g = 0,1256 kg ; 0,456 kg = 456 g ; 9,5 dg = 950 mg. 22. a. 1000 m 3 = 1000000 l ; 2,5 ml = 2,5 cm 3 ; 1,5 L = 15 dl = 0,0015 m 3. b. 0,35 L = 350 cm 3 ; 498 cm 3 = 0,498 L ; 15,3 dl = 1530 cm 3. 23. a. V = 3 2 2 = 12 m 3. b. 1 m 3 = 1 000 dm 3 et 1 L d eau a une masse de 1 kg environ. D où la masse maximale d eau : 12 000 kg, soit 12 tonnes. 24. a. V = 18,5 14 = 4,5 ml. b. Le morceau de pâte à modeler n a pas une forme géométrique connue, donc une règle ne permet pas de mesurer sa longueur, sa largeur et sa hauteur pour calculer ensuite son volume. 25. a. Présence d eau liquide sur le sol de la classe. b. Le volume de l eau a augmenté lors de sa solidification dans la canalisation. La glace a alors cassé la canalisation. c. Solidification de l eau dans un tube plongé dans un réfrigérant. 26. a. 1 kg b. 150 g. c. 0,150 kg. 27. Le volume de l eau augmente au cours de sa solidification, la bouteille risque de se casser. 28. a. 132,7 g. b. Le volume va diminuer. 29. Cas 5. 30. 1 : T = 9 C ; 2 : T = 38 C ; 3 : T = 12 C ; 4 : T = 37,7 C. 31. 100 50 32. Thermomètre à éthanol : à 50 C, l éthanol est encore à l état liquide, alors que le mercure est à l état solide. 33. a. 20 10 0 10 Température (en C) Temps (en min) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Température (en C) 1 2 3 4 5 b. À partir de 0 C. c. 3 minutes. 6 Temps (en min) 7 8 9 34. a. De la fusion de la glace. b. La température à la surface du cygne est égale à 0 C, car c est la température de fusion de l eau. 35. a. 1 : cyclohexane (palier de température pour un corps pur). 2 : eau (palier de température à 100 C). 3 : eau salée (pas de palier de température). b. Cyclohexane et eau. c. Cyclohexane : 80,7 C. Eau : 100 C. 36. a. Sensation de froid. b. Évaporation. c. De la peau vers l eau (salive). 37. a. Liquide. b. Région 2. c. Solidification. 38. a. La température de la boisson diminue, donc la boisson subit un retrait d énergie. b. Les glaçons fondent, donc ils subissent un apport d énergie. c. De la boisson vers les glaçons. 39. b. Pas de palier de température. c. Le chocolat est un mélange. 40. a. Vaporisation et liquéfaction. b. Vaporisation. c. Par l appareil de chauffage. d. L eau du réfrigérant reçoit de l énergie provenant des vapeurs qui se liquéfient. 41. a. L eau bout dans la casserole dans les deux cas, donc la température de l eau est égale à 100 C dans les deux cas. b. Elles cuisent aussi vite dans les deux cas. c. On utilise moins de gaz pour le chauffage de l eau. Science in English (p. 86) a. Ces multiples ne sont pas issus du système décimal. b. He needs a jacket because 42 F is a very cold temperature (5,5 C). Histoire des sciences (p. 87) a. Pour faciliter les échanges et limiter les escroqueries. b. La longueur d un méridien terrestre permet de définir le mètre. c. L eau pure à 4 C. Climatologie (p. 87) Lucie a raison : la fonte des glaces du pôle Nord ne fera pas augmenter le niveau des mers. Pour le montrer, on introduit de l eau liquide et de la glace dans une éprouvette graduée. On mesure le volume au niveau de la surface libre de l eau. Quand la glace a fondu, ce volume n a pas changé. Chapitre 5 Les changements d état 15

6 L eau est un solvant >> Livre de l élève p. 88 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités L eau solvant : peut-on dissoudre n importe quel solide dans l eau (sucre, sel, sable )? Peut-on réaliser un mélange homogène dans l eau avec n importe quel liquide (alcool, huile, pétrole )? L eau est un solvant de certains solides et de certains gaz. L eau et certains liquides sont miscibles. Dissolution, miscibilité, solution, corps dissous (soluté), solvant, solution saturée, soluble, insoluble, liquides miscibles et non miscibles, distinction entre dissolution et fusion. La masse totale se conserve au cours d une dissolution. Pratiquer une démarche expérimentale : dissolution de divers solides. Suivre un protocole (ampoule à décanter). Décrire une observation, une situation par une phrase correcte (expression, vocabulaire, sens). Pratiquer une démarche expérimentale en lien avec cette propriété. Activité 1 p. 90. Dissoudre des solides dans l eau Activité 3 p. 92. Mélanger des liquides avec de l eau Activité 4 p. 93. Séparer deux liquides non miscibles Activité 2 p. 91. Mesurer la masse totale avant et après dissolution Voir aussi la fiche technique : Mesurer une masse avec une balance électronique, p. 208 Choix pédagogiques Dans ce chapitre, les élèves utilisent le vocabulaire de la dissolution et de la miscibilité. L idée principale est que l eau est un très bon solvant, capable de dissoudre de nombreuses substances solides, liquides et gazeuses. Les activités 1 et 2 portent sur la dissolution. Le vocabulaire spécifique est introduit progressivement : dissolution, soluble, soluté, solution, solvant. Une mesure de masse avant et après dissolution montre la conservation de celle-là. Les activités 3 et 4 se distinguent des deux premières, car il ne faut pas confondre dissolution et miscibilité. Une solution contient un solvant en grande quantité et un soluté en petite quantité. Dans une expérience de miscibilité, les deux liquides peuvent être en quantité identique. Le vocabulaire spécifique est introduit : miscible, non miscible. L utilisation d une ampoule à décanter permet de récupérer un liquide à partir d un mélange de liquides non miscibles. 16

Quelques conseils pratiques Activités 1 et 2 En général, les balances électroniques du collège ont une portée de 200 g avec une précision de 0,1 g. Il faut donc prévoir de la verrerie dont la masse est adaptée. Prendre de la verrerie en plastique si besoin. Certaines balances s arrêtent automatiquement après quelque temps. Il peut donc être préférable de ne pas faire la tare pour éviter de perdre la mesure avant dissolution. Vidéos Pierron Éducation : Dissolution de substances dans l eau. Réalisation d une solution saturée. Activité 3 Vidéo Pierron Éducation : Mélanger de l eau avec du sirop de menthe, de l alcool, de l huile et du pétrole. Corrigés des exercices 9. a. 10. a. Solution. b. Solvant. c. Soluble. d. Corps dissous. 11. a. Corps dissous dans un solvant. b. Solution dans laquelle on ne peut plus dissoudre du sucre. 12. a. Fond. b. Se dissout. c. Se dissout. 13. a. Se conserve. b. Vaut. 14. Certains liquides sont miscibles à l eau. 15. «Je forme un mélange homogène avec l eau, donc je suis miscible à l eau.» «Je forme un mélange hétérogène avec l eau, donc je suis non miscible à l eau.» 16. a. Décantation. b. Au repos. c. Dessous. d. Dessus. 17. 1 : solution. 2 : solvant. 3 : masse. 4 : soluble. 5 : soluté. 6 : saturée. 7 : miscibles. 8 : dissolution. 9 : eau. 18. a. Mélange hétérogène. b. Non. c. Non. 19. Ordre chronologique : b ; d ; a ; c. 20. a. Le sucre s est dissous dans l eau. b. Le sucre est soluble dans l eau. 21. a. Dans l eau. b. Dissous. 22. a. Qui peut se dissoudre. b. Verser une petite quantité de café au lait en poudre dans de l eau chaude et agiter. 23. a. Solubles : sel, sucre, chocolat en poudre. Insolubles : sable, bois, fer en poudre, farine. b. Verser un peu de solide à tester dans l eau, agiter, laisser au repos, puis observer. 24. a. La sucette s est dissoute dans l eau. b. Eau sucrée : liquide incolore homogène. 25. Le dissolvant dissout le vernis. 26. Récupérer l eau salée par filtration. Réaliser le test de dissolution du sel dans le filtrat. 27. a. Oui. b. Solvant. 28. a. Oui. b. L eau du lac est saturée en sel. 29. a. Mélange homogène (1) et mélange hétérogène (2). b. Eau. c. Du solvant. 30. Verser le mélange de sel et de sable dans l eau. Agiter jusqu à dissolution totale du sel. Filtrer le mélange (on récupère le sable dans le filtre). Évaporer le filtrat (eau salée). 31. Former deux petits sacs avec le film alimentaire. Mettre un glaçon dans un sac et un morceau de sucre dans l autre. Fermer hermétiquement les deux sacs et les déposer dans les verres contenant l eau. (Résultat : le glaçon finit par fondre, alors que le morceau de sucre reste intact.) 32. Hypothèse : Je pense que le liquide n est pas de l eau. Expérience : J essaie de dissoudre du sucre dans ce liquide. Observation : Le sucre ne se dissout pas dans le liquide. Interprétation : Le liquide n est pas de l eau car le sucre ne s est pas dissous dedans. Raisonnement juste. 33. a. Corps dissous : chlorure de so dium. Solvant : eau. b. 100 ml d eau ont une masse de 100 g. D où masse de la solution : m = 100 + 0,9 = 100,9 g 34. a. 1 kg. b. m = 100 + 10 = 110 g. c. La masse de la solution diminue. 35. Hypothèse : Je pense que le soluté ne disparaît pas lors de la dissolution. Expérience : Je mesure la masse totale avant et après dissolution. Observation : La masse est la même avant et après dissolution. Interprétation : La masse totale se conserve au cours de la dissolution. Conclusion : Mon hypothèse est juste. 36. a. Le sucre s est dissous dans l eau. b. Solvant. c. Masse du verre et de son contenu : m = 30 + 120 + 10 = 160 g. 37. a. Eau. b. Lait en poudre. c. Masse de lait en poudre : m = 230 210 = 20 g. 38. La fille a raison : l huile n est pas miscible avec l eau. En revanche, elle l est avec le white spirit. 39. a. Non, il est insoluble. b. Non. c. Voir les bulles remonter à la surface. 40. a. Oui. b. Non. c. Huile. 41. a. On observe des petites gouttes d huile en suspension dans l eau. b. Mélange hétérogène de deux liquides non miscibles dont l un forme des gouttelettes microscopiques en suspension dans l autre. c. Oui. d. Oui. 42. a. Le mélange de cyclohexane et d eau est hétérogène, donc ces deux liquides sont non miscibles. b. Décantation. c. Faire couler l eau dans un premier bécher, puis faire couler le cyclohexane dans un second bécher. 43. a. Hétérogène. b. Non miscibles. 44. a. Une ampoule à décanter. b. Faire couler l eau dans un premier bécher, puis faire couler l huile dans un second bécher. c. Non. La décantation ne permet pas de séparer les constituants d un mélange homogène. Un défi (p. 102) Le professeur prépare du thé sucré. Histoire des arts (p. 102) a. Le liant permet de rendre homogène le mélange des poudres colorées et d eau. b. Le solvant est l eau. Elle permet de dissoudre et d étaler les pigments sur le support. Objectif B2i (p. 103) a. Oui, sous forme solide, gazeuse et peut-être sous forme liquide dans le sous-sol profond. b. L eau de Vénus s est évaporée et s est échappée dans l espace. Chapitre 6 L eau est un solvant 17

c. Pour être dans la zone de vie, une planète doit être ni trop proche, ni trop loin d une étoile pour que l eau puisse y exister sous forme liquide. Un objet (p. 103) a. L eau n est pas miscible à l huile. b. L eau sert à rincer le savon et l huile c. En brassant correctement, on enveloppe des gouttelettes d huile par le savon. Exercices de synthèse (p. 101-105) 1. Étude d une boisson à base de jus d orange 1. La filtration permet de séparer la pulpe du reste de la boisson à l orange. Boisson à l orange avec pulpe Pulpe Boisson à l orange sans pulpe Filtre 2. Hypothèse : la boisson à l orange sans pulpe, c est-à-dire le filtrat, est un corps pur. 3. Le distillat n a pas le même aspect que le filtrat, donc le filtrat n est pas un corps pur. L hypothèse est invalidée. 4. On pourrait réaliser l évaporation du filtrat. 5. Comme toutes les boissons, la boisson préférée de Julie contient de l eau. 6. L eau est vitale pour l organisme. 7. Non, l eau sur Terre est salée en majorité. 8. Le dioxyde de carbone est le gaz dissous dans la boisson de Julie. 2. Eau ou alcool? 1. La température du liquide augmente jusqu à 100 C, puis reste constante. 2. La masse de 50 ml du liquide est égale à 50 g. La masse de 1 L, soit 1 000 ml, de ce liquide est donc : m = 1 000 g, soit 1 kg. 3. Le liquide étudié a une température d ébullition égale à 100 C et la masse d un litre de ce liquide est égale à 1 kg, donc ce liquide est l eau. 4. On pourrait réaliser le test de dissolution du sucre dans le liquide étudié. Eau Sucre Agitation Eau sucrée 5. Oui, la masse totale de l eau et celle du sucre se conservent au cours de la dissolution. 6. De l énergie est apportée à l eau quand elle est chauffée. 7. Au cours du cycle de l eau sur Terre, l eau subit des vaporisations, des liquéfactions, des fusions et des solidifications. 8. La température de fusion de la glace est égale à 0 C. Le réchauffement climatique a pour conséquence l augmentation du niveau des océans. 18

7 Circuit électrique simple >> Livre de l élève p. 108 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Circuit électrique. Les expériences ne doivent pas être réalisées avec le courant du secteur pour des raisons de sécurité. Un générateur est nécessaire pour qu une lampe éclaire, pour qu un moteur tourne. Un générateur transfère de l énergie électrique à une lampe ou à un moteur qui la convertit en d autres formes. Une photopile convertit de l énergie lumineuse en énergie électrique. En présence d un générateur, le circuit doit être fermé pour qu il y ait transfert d énergie. Il y a alors circulation d un courant électrique. Danger en cas de court-circuit d un générateur. Réaliser un montage simple permettant d allumer une lampe ou d entraîner un moteur. Suivre un protocole donné. Identifier la situation de court-circuit du générateur et le risque correspondant. Respecter les règles de sécurité. Activité 1 p. 110. Réaliser un circuit électrique simple Voir aussi la fiche technique : Réaliser un circuit électrique, p. 213 Activité 2 p. 111. Utiliser une photopile Activité 1 p. 110. Activité 3 p. 112. Observer le court-circuit d une pile Activité 4 p. 113. Se documenter sur les dangers des prises de courant Choix pédagogiques Dans ce chapitre, certains élèves découvrent le circuit électrique élémentaire s ils ne l ont pas déjà fait au primaire. Les premières notions de transfert et de conversion d énergie sont introduites. Ce chapitre, comme les chapitres suivants d électricité, présente un grand intérêt en raison de l importance de l électricité dans la vie quotidienne. Il permet aussi de développer les thèmes de convergence : énergie, sécurité. La notion de court-circuit est également abordée. La schématisation sera développée au chapitre suivant. L activité 1 définit le circuit électrique simple : un générateur, un récepteur et un interrupteur reliés par des fils de connexion. Dans ce chapitre, les fils ont tous la même couleur, car le sens du courant n est pas encore introduit. L activité 2 présente la photopile, qui convertit l énergie lumineuse reçue en énergie électrique. Cette activité ne manquera pas d intéresser les élèves. En effet, aujourd hui, beaucoup de particuliers installent des panneaux photovoltaïques. Différentes formes d énergie sont présentées : énergie électrique, énergie lumineuse, énergie de mouvement. Les activités 3 et 4 portent sur la sécurité. L activité 3 présente les dangers du court-circuit du générateur ; l activité 4 présente les dangers d une prise de courant. Chapitre 7 Circuit électrique simple 19

Quelques conseils pratiques Activité 1 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 3 fils de connexion ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 1 interrupteur sur support ; 2 pinces crocodiles. Le support de lampe n a pas besoin d avoir ses pièces métalliques non accessibles au toucher, car on utilise une tension de 4,5 V. Si vous utilisez un autre type de générateur se branchant sur le secteur avec des dipôles non protégés, il faut un générateur TBTS (très basse tension de sécurité). Vidéo Pierron Éducation : Réalisation d un circuit élémentaire. Activité 2 Matériel : 1 lampe de puissance 20 W ; 1 photopile ; 1 moteur «solaire». Remarque : le moteur est dit «solaire», car une faible énergie est nécessaire pour le faire tourner. Ses valeurs nominales sont environ 0,4 V et 10 ma. Vous pouvez vous en procurer chez les distributeurs de matériel électronique pour environ 10 euros. Essayer de faire tourner un petit moteur classique serait vain en raison des valeurs nominales non adaptées. Activité 3 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 2 fils de connexion noirs ; 2 fils de connexion verts (ou une autre couleur différente du noir) ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 4 pinces crocodiles ; paille de fer ultra-fine n 000. Remarque : l échauffement de la pile dépend de son état d usure, mais aussi de la qualité de la pile. Les résultats sont très satisfaisants avec la marque Duracell. Corrigés des exercices 9. Générateur. 10. a. Transfère. b. Convertit. c. Moteur. 11. a. Cas 1. b. Cas 2. c. Cas 2. 12. Énergie Énergie lumineuse Photopile électrique 13. Danger d incendie. 14. a. Électrocution. b. Prises de courant. c. Sécurité. 15. 1 : énergie. 2 : dipôle. 3 : transfert. 4 : moteur. 5 : court-circuit. 6 : générateur. 16. a. Pile, lampe et interrupteur. b. La pile. c. La lampe brille, donc le circuit est fermé. d. Un courant circule. 17. 18. a. Générateur. b. Transférer de l énergie électrique au reste du circuit. 19. a. Fils de connexion. b. Fermé. 20. Énergie électrique Radiateur électrique Énergie thermique 21. Hypothèse : la pile est nécessaire pour que le moteur tourne. 22. a. Énergie électrique. b. Une éolienne transfère de l énergie électrique, donc on peut la considérer comme un générateur. 23. a. De l alternateur. b. Générateur. 24. L énergie électrique transférée par la pile n est pas suffisante pour faire briller la lampe. 25. a. Énergie lumineuse. b. Énergie électrique. c. Générateur. 26. a. Énergie solaire. b. Énergie électrique. 27. a. La photopile. b. Le ventilateur. 28. Le court-circuit de la pile. 29. a. Le court-circuit de la pile. b. De la pile. 30. a. Le court-circuit de la lampe mais aussi celui de la pile. b. Danger d incendie. 31. a. La DEL a un sens de branchement : elle ne brille donc que dans le sens passant. b. Non. 32. Une prise de courant présente un danger d électrocution. 33. a. b. Quand l anneau touche le serpentin, un transfert d énergie est réalisé. c. Oui. d. Danger d électrocution avec une prise de courant. 34. a. Risque d électrocution. b. Ils ne touchent qu un seul fil et ne touchent pas le sol. 35. Dans toutes les situations : risque d électrocution. a. La fille doit sortir du bain et se sécher pour pouvoir utiliser le sèche-cheveux. b. Le garçon doit débrancher la lampe de bureau de la prise de courant avant de la réparer. c. Le garçon doit débrancher la bouilloire de la prise de courant avant de la remplir. d. La fille ne doit surtout plus utiliser ce grille-pain avec les fils dans cet état. Science in english (p. 122) Le rythme pour le Morse n est pas facile à adopter rapidement. Il est utile lors de la lecture de noter sur une feuille l alternance des points, tirets et silences. Objectif B2i (p. 122) Attention, certains sites de presse sont payants lorsque l on veut consulter le contenu des articles. Métier (p. 123) a. L électricien doit s assurer du respect des règles de sécurité afin qu aucun accident puisse survenir (incendie dû à un court-circuit, par exemple). b. Les câbles électriques servent à distribuer l énergie électrique, ils peuvent conduire de l information. Énergie et développement durable (p. 123) a. Elle provient de l énergie chimique des constituants de la pile. b. Le recyclage permet la diminution des rejets de produits toxiques dans la nature et leur récupération pour d autres utilisations. Remarque : les affiches d information peuvent se faire en partenariat avec les classes de 3 e, avec des entreprises de collecte ou de recyclage qui pourront organiser des points de collecte dans le collège. 20

8 Circuit électrique en série >> Livre de l élève p. 124 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Circuit électrique en série Les dipôles constituant le circuit en série ne forment qu une seule boucle. Sens conventionnel du courant électrique. Symboles normalisés d une lampe et d un générateur, d une diode, d une diode électroluminescente (DEL). Pour un circuit donné, l ordre des dipôles n influence pas leur fonctionnement. Certains matériaux sont conducteurs ; d autres sont isolants. Le corps humain est conducteur. Un interrupteur ouvert se comporte comme un isolant ; un interrupteur fermé se comporte comme un conducteur. Réaliser un montage en série à partir d un schéma. Faire le schéma normalisé d un montage en série en respectant les conventions. Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale relative au sens conventionnel du courant électrique. Valider ou invalider une hypothèse correspondante. Valider ou invalider une hypothèse sur le caractère conducteur ou isolant d un matériau. Activité 1 p. 126. Brancher deux lampes en série Activité 2 p. 127. Utiliser une diode dans un circuit en série Voir aussi les fiches techniques : Schématiser un circuit électrique, p. 212 Réaliser un circuit électrique, p. 213 Activité 3 p. 128. Inverser l ordre des dipôles dans un circuit en série Activité 4 p. 129 Identifier des matériaux conducteurs et des matériaux isolants Choix pédagogiques Ce chapitre introduit le circuit série, le sens du courant électrique, la non influence de l ordre des dipôles dans un circuit série, ainsi que les notions de conducteurs et d isolants. L activité 1 porte sur le circuit série. Les élèves associent deux lampes en série et constatent que si l une est dévissée, alors l autre s éteint. L activité 2 utilise une diode pour montrer que le courant a un sens de circulation. La convention du sens du courant est donnée dans le cours (p. 130 du manuel). L activité 3 montre que l ordre des dipôles dans un circuit série n a pas d importance. Les élèves utilisent une lampe et une DEL, deux dipôles différents, mais dont les luminosités traduisent l intensité du courant. L utilisation de la DEL dans cette activité offre également l avantage de présenter un dipôle sensible au sens du courant autre que la diode. L activité 4 aborde les notions de conducteurs et d isolants. Différentes matières sont testées, ainsi que l air, afin de comprendre le fonctionnement de l interrupteur ouvert ou fermé. On remarque que les métaux sont de bons conducteurs, alors que les plastiques sont de bons isolants. Le corps humain est conducteur et cette activité est l occasion de mettre en garde les élèves contre la réalisation d expériences avec des prises de courant. Chapitre 8 Circuit électrique en série 21

Quelques conseils pratiques Activité 1 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 3 fils de connexion de même couleur ; 2 lampes 3,5 V-0,3 A sur support. Les deux lampes identiques étant branchées en série, il est normal qu elles brillent moins que chacune seule aux bornes de la pile. Le professeur peut distribuer du matériel en excès que les élèves doivent reconnaître. Vidéos Pierron Éducation : Circuit série, circuit parallèle. Court-circuit. Activité 2 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 3 fils de connexion de couleur identique ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 2 pinces crocodiles ; 1 diode sur support. Remarque : choisir une diode de puissance suffisante pouvant supporter l intensité parcourant le circuit. Vidéos Pierron Éducation : Utiliser une diode. Sens du courant. Activité 3 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 2 fils de connexion rouges ; 1 fil de connexion noir ; 1 lampe 6 V-0,1 A sur support ; 1 DEL verte sur support. Remarque : avec les dipôles utilisés, l intensité du courant dans le circuit ne met pas en danger la DEL bien qu elle dépasse sa valeur nominale. Il est alors prudent de ne pas laisser trop longtemps la DEL briller. Activité 4 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 3 fils de connexion ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 4 pinces crocodiles ; différents objets de matières différentes. Vidéos Pierron Éducation : Test de conductivité. Étude d une lampe à incandescence. Corrigés des exercices 9. a. Vraie. b. Fausse. c. Fausse. 10. Par convention, à l extérieur du générateur, le courant électrique va de la borne positive vers la borne négative. 11. Lampe : 17. a. Le circuit ne comporte qu une seule boucle donc il s agit d un circuit en série. b. et c. 21. Les lampes sont branchées en série : si l une d entre elles grille, les autres ne peuvent plus s allumer. 22. a. Non. b. Ouvert. c. Hypothèse validée. 23. a. et b. Générateur : M Diode : Pile, générateur (Le grand trait représente la borne +) d. Non. Le circuit est ouvert. 18. a. 24. A M B b. Une. c. DEL : 12. a. Ne varie pas. b. N a pas. 13. Le cuivre. 14. Le corps humain est conducteur. 15. a. fermé conducteur. b. ouvert isolant. 16. 1 : DEL ; 2 : conducteur ; 3 : sens ; 4 : isolant ; 5 : diode ; 6 : série. 22 19. Circuit 2. 20. Le garçon a raison. Si la lampe était mal vissée, alors les autres lampes ne pourraient pas briller. Il n existe en effet qu une seule boucle. La lampe ne brille pas car elle ne reçoit pas suffisamment d énergie électrique. 25. a. Oui. b. Non. c. Non.

26. a. 29. a. et b. 40. a. L interrupteur. b. Circuit 2. c. Non. d. L air. b. Le «fil magique» doit être branché aux bornes de la diode pour la court-circuiter. Voir le schéma ci-dessus. 27. a. et b. c. M 28. a. La lampe brille dans le circuit 1, donc un courant circule dans le circuit 1. b. et c. M M Fil magique 30. a. Oui. b. Oui. 31. a. Une lampe, un interrupteur, une résistance et un moteur. b. Oui. c. Non. 32. L ordre des dipôles n a pas d influence sur leur fonctionnement, donc les deux lampes brillent de la même façon si on inverse leur position dans le circuit : L1 brille toujours plus que L2. 33. Avant ou après. L ordre des dipôles n a pas d influence sur leur fonctionnement. 34. a. Hypothèse : l ordre des dipôles a une influence sur leur fonctionnement. b. Hypothèse invalidée. 35. a. Oui. b. Conductrice. c. Invalidée. 36. a. Anneau en verre noir, noyau en ciment, ampoule en verre. b. Dans l ordre : plot, tige, filament, tige, culot. c. Non. La chaîne des conducteurs est interrompue. 38. a. Conducteur. b. Danger d électrocution. S éloigner des lignes à haute tension. 39. La petite fille court un grand danger : elle risque de s électrocuter en touchant le sol et une borne de la prise de courant. Un défi (p. 138) Sophie va court-circuiter chacune des lampes. Si une lampe est grillée : l autre brillera alors. Si la pile est usée : aucune lampe ne brillera. Un objet (p. 139) a. Un mauvais conducteur s échauffe lorsqu il est traversé par un courant intense. Risque d incendie. b. En captant l éclair, le paratonnerre évite qu il frappe directement le bâtiment et qu il cause des dégâts. c. Le paratonnerre conduit l électricité de la pointe vers le sol : le métal est un excellent conducteur. Histoire des sciences (p. 139) a. Le sens conventionnel du courant est du + vers le à l extérieur du générateur. b. Ampère cherchait à éviter que les scientifiques restent bloqués sur le problème du sens du courant. c. Oui, car les plus grandes théories de l électricité sont fondées sur cette convention. Pour aller plus loin : G. Borvon, De Dufay à Ampère. Des deux espèces d électricité aux deux sens du courant électrique, Bulletin de l Union des Physiciens, janvier 1994, p. 27-60. Chapitre 8 Circuit électrique en série 23

9 >> Livre de l élève p. 140 Circuit électrique comportant une dérivation Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Circuit électrique comportant une dérivation Circuit avec une dérivation. Réaliser un montage avec une dérivation à partir d un schéma. Faire le schéma normalisé d un circuit avec une dérivation en respectant les conventions. Une installation domestique classique est constituée d appareils en dérivation. Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale. Activité 1 p. 142. Étudier le comportement d un circuit comportant une dérivation Voir aussi les fiches techniques : Schématiser un circuit électrique, p. 212 Réaliser un circuit électrique, p. 213 Activité 2 p. 143. Se documenter sur le branchement des appareils domestiques Choix pédagogiques Ce dernier chapitre d électricité introduit le circuit comportant une dérivation. Il présente un grand intérêt en raison de l importance de l électricité dans la vie quotidienne. En effet, les installations domestiques classiques sont constituées d appareils branchés en dérivation. L activité 1 définit le circuit comportant une dérivation par le fait qu il comporte deux boucles. Si un dipôle ne reçoit plus de courant, alors les autres dipôles branchés en dérivation continuent de fonctionner. Les dipôles utilisés sont deux lampes branchées. Elles permettent de visualiser le passage du courant. Les élèves doivent dévisser une des deux lampes, puis interpréter leurs observations. L activité 2 porte sur les appareils domestiques. À travers une étude documentaire, les élèves constatent que ces appareils sont branchés en dérivation et peuvent donc fonctionner indépendamment les uns des autres. Quelques conseils pratiques Activité 1 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 2 fils de connexion rouges ; 2 fils de connexion noirs ; 2 lampes 3,5 V-0,3 A sur support ; 2 pinces crocodiles. Remarque : du matériel en excès peut être distribué. Ne pas laisser trop longtemps la pile en fonctionnement car l intensité du courant qui la traverse vaut environ 0,7 A quand les deux lampes sont branchées en dérivation à ses bornes. Elle s use alors assez rapidement. Vous pourrez peut-être remarquer que les deux lampes ont un éclat un peu plus faible qu avec une lampe seule. Cela est dû à la résistance interne de la pile. Cette résistance augmente avec l usure de la pile. Vidéos Pierron Éducation : Circuit série, circuit parallèle (partie parallèle) Court-circuit (partie parallèle). 24

Corrigés des exercices 8. Montages 1 et 2. 9. Montage d Élisa : L1 L2 35. a. Oui. b. En dérivation. c. Risque d incendie. Un défi (p. 152) Matériel : 1 pile, 4 lampes, 2 interrupteurs, 10 fils de connexion. 10. a. 4 fils de connexion. b. Les bornes de L1 sont reliées aux bornes de la pile. Les bornes de L2 sont reliées aux bornes de L1. 11. 12. En dérivation. 13. a. Montage 2. b. Montage 2. 14. Dérivation. Définition : voir le Minidico, manuel p. 218. 15. a et b. c. Oui. d. Oui. 16. a. Deux fils de connexion. b. Aux bornes de L1. 17. a. 1 pile, 1 interrupteur, 1 lampe et 1 moteur. b. 5 fils de connexion. c. 3 fils rouges et 2 fils noirs. 18. a Les schémas 1, 3 et 4 représentent le même circuit. Les schémas 2 et 5 représentent le même circuit. b. Circuit représenté en 1, 3 et 4 : L3 en dérivation sur L1. Circuit représenté en 2 et 5 : L1, L2 et L3 en série. 19. a. b. Hypothèse invalidée. 20. Montage de Pierre : L1 L2 L1 L2 L3 L1 L3 L2 L3 21. a. Aucune. b. L1 et L2. c. L3. 22. Une lampe est grillée et les autres brillent donc toutes ces lampes sont branchées en dérivation. 23. a. Aucune. b. Une. c. Deux. 24. a. En dérivation. b. Non. c. Danger d incendie. 25. a. La diode. b. 26. a. La lampe et le moteur. b. La lampe, la DEL et la résistance. c. Aucun. 27. a. Cas 1 : en série. Cas 2 : en dérivation. b. La lampe est allumée quand K1 ET K2 sont fermés. D où l appellation du circuit «ET». c. La lampe est allumée quand K1 OU K2 sont fermés. D où l appellation du circuit «OU». 28. a. Oui. b. Sur une branche dérivée. 29. Si une lampe grille alors les autres peuvent encore fonctionner dans le cas où elles sont branchées en dérivation. 30. a. Oui. b. En dérivation. 31. a. Si les lampes étaient branchées en série dans la guirlande, on ouvrirait le circuit en coupant la guirlande et les lampes ne pourraient plus fonctionner. b. 32. Schéma correct : 4. Schéma 1 : les lampes sont branchées en série. Schéma 2 : un des interrupteurs ne commande rien si l autre reste ouvert. Schéma 3 : l interrupteur commande les deux lampes en même temps. 33. a. En dérivation. b. La pile. c. Danger d incendie. 34. L3 Secteur (source d'énergie) Histoire des arts (p. 152) b. Pompes qui emmagasinent l air ; lampes ; horloge ; capteur qui mesure la vitesse ; télégramme ; cuisinière ; distillation de l eau ; moteur du Nautilus. c. Tous ces appareils existent. Un objet (p. 153) a. Dans le tableau, on câble des boucles indépendantes : des dérivations. b. Les disjoncteurs, les coupe-circuits et les fusibles. c. Le différentiel. Sécurité (p. 153) a. Les prises sont indépendantes, branchées en dérivation. b. Les autres appareils continuent de fonctionner. c. Le risque est l incendie. Exercices de synthèse (p. 154-155) 1. Test de conductivité 1. Problème : le corps humain est-il conducteur? 2. La pile est nécessaire pour obtenir un courant électrique. 3. La DEL s allume, donc le corps humain est conducteur. 4. La DEL s éteint car la chaîne des conducteurs est interrompue par l air (isolant). 5. Les matériaux qui ne sont pas des conducteurs sont appelés des isolants. Exemples : un plastique, air. 6. La DEL convertit de l énergie électrique en énergie lumineuse. 7. Il ne faut pas jeter les piles usagées dans la nature pour éviter la pollution. 8. La photopile peut utiliser l énergie du Soleil pour la convertir en énergie électrique. 2. Étude d un système d éclairage 1. Les lampes sont branchées en dérivation. 2. 3. Lætitia réalise deux circuits comportant chacun une pile et deux lampes. Dans un circuit, les lampes sont branchées en série, dans l autre elles sont branchées en dérivation. Puis elle dévisse une lampe Chapitre 9 Circuit électrique comportant une dérivation 25

dans chacun de ces circuits et observe l éclat des lampes. 4. Les lampes sont branchées en dérivation pour une raison pratique : si une lampe grille, les autres continuent de fonctionner. 5. On risque l électrocution. 6. Une lampe halogène convertit l énergie électrique en énergie lumineuse et en énergie thermique. 7. La centrale électrique utilisant le vent est une éolienne. 8. Afin de protéger l environnement, on peut utiliser une lampe économique. 26

10 Sources de lumière >> Livre de l élève p. 158 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Sources de lumière - Vision d un objet : comment éclairer et voir un objet? Le Soleil, les étoiles et les lampes sont des sources primaires ; la Lune, les planètes, les objets éclairés sont des objets diffusants. Pour voir un objet, il faut que l œil en reçoive de la lumière. Le laser présente un danger pour l œil. Rechercher, extraire et organiser l information utile, observable. Pratiquer une démarche expérimentale mettant en jeu des sources de lumières, des objets diffusants et des obstacles opaques. Identifier le risque correspondant, respecter les règles de sécurité. Activité 1 p. 160. Distinguer des sources de lumière Activité 2 p. 161. Éclairer un objet avec un écran diffusant Activité 3 p. 162. Voir un objet Activité 4 p. 163. S informer sr le laser Choix pédagogiques Comme l eau et l électricité, la lumière fait partie de notre environnement quotidien. Son introduction dans ce chapitre prolonge les approches faites à l école primaire. Ce premier chapitre d optique est consacré aux deux types de sources de lumière et à la condition nécessaire pour voir. Il est important pour la compréhension des autres chapitres, d introduire rapidement l idée que pour voir, il faut que l œil reçoive de la lumière. C est l occasion également de rappeler des règles de sécurité, notamment avec le laser, très courant aujourd hui, mais qui nécessite une utilisation réfléchie. L activité 1 présente quelques sources primaires de lumière et d objets diffusants. Cette activité documentaire offre l intérêt d expliquer simplement l origine de la lumière émise ou diffusée par un corps. L activité 2 utilise un écran diffusant pour renvoyer la lumière d une lampe, source primaire de lumière. Un objet caché de la lampe par un écran opaque est ainsi éclairé. L activité 3 utilise un faisceau lumineux issu d une lampe et limité par le trou d un écran qui balaye le visage d un observateur. Ce dernier voit la lampe lorsque le faisceau arrive dans son œil : on montre ainsi de façon très parlante la condition nécessaire pour voir. L activité 4 présente les dangers liés à l utilisation du laser. Chapitre 10 Sources de lumière 27

Quelques conseils pratiques Activité 1 Vidéo Pierron Éducation : Quelques sources primaires. Activité 2 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 2 fil de connexion ; 2 pinces crocodiles ; 2 écrans opaques blancs ; 1 figurine assez claire (type Playmobil ). Vous pouvez prévoir des écrans supplémentaires, dont 1 miroir qui renvoie la lumière dans une seule direction et un écran noir qui diffuse très peu de lumière. Vidéo Pierron Éducation : Éclairage d une boule blanche par différents écrans colorés. Activité 3 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A sur support ; 2 fil de connexion ; 2 pinces crocodiles ; 1 écran opaque avec trou de diamètre 1 cm. Vidéo Pierron Éducation : Pour voir, la lumière doit entrer dans l œil. Corrigés des exercices 9. a. Produit. b. Renvoie. c. Diffuse. 10. Source primaire : étoile, lampe, Soleil. Objet diffusant : Lune, mur blanc, planète. 11. a. L écran opaque ne laisse pas passer la lumière envoyée par la lampe. b. 12. a. Envoie. b. Entre. 13. a. Vraie. b. Vraie. c. Fausse. 14. a. Un danger. b. Devenir aveugle. 15. Il ne faut jamais que de la lumière laser entre directement dans les yeux. 16. 1 : diffusant ; 2 : œil ; 3 : étoiles ; 4 : lumière ; 5 : primaire ; 6 : planètes. 17. a. L écran de télévision. b. Source primaire. c. La lumière est envoyée dans toutes les directions. 18. a. La lumière. b. La Lune. c. Étoile, lampe. 19. Sources primaires : phare allumé, écran de télévision allumé, étoile, Soleil. Objets diffusants : Lune, écran de cinéma, planète, plafond clair, lampe éteinte, œilde-chat. 20. Ce gilet renvoie très bien la lumière qu il reçoit. 21. Le tableau avec ses écritures est un 28 objet diffusant : il envoie de la lumière dans toutes les directions. 22. a. Luminescent : où se produit le phénomène de la luminescence. Luminescence : émission de lumière par un corps non incandescent, déterminée par une radiation lumineuse excitatrice (photoluminescence), un courant électrique (électroluminescence), la radioactivité (radioluminescence), une réaction chimique (chimiluminescence). b. Sources primaires. 23. a. Écran a. b. Écrans a, b et c. c. Un écran ne doit pas forcément être éclairé par une source primaire pour pouvoir éclairer. Dans cette expérience, l écran c, éclairé par l écran a, éclaire l écran b. 24. a. Non. Absence de lumière. b. Non. L écran opaque ne laisse pas passer la lumière envoyée par la lampe. c. et d. 25. a. Cas 1. b. Clair. 26. Hypothèse : le miroir est un objet diffusant. 27. Les parapluies du photographe diffusent la lumière reçue et donc éclairent les sujets à photographier. 28. a. Les plafonds renvoient la lumière qu ils reçoivent, donc ce sont des objets diffusants. b. Les objets diffusants blancs ou clairs renvoient mieux la lumière que les objets foncés. 29. Dessin 1. 30. a. Source primaire. b. Objet diffusant. c. Si de la lumière diffusée par une planète rentre dans nos yeux, alors nous pouvons voir cette planète. 31. a. Obscurité : absence de lumière. b. Les objets ne reçoivent pas de lumière donc ils ne peuvent en renvoyer. 32. a. Les enfants 1 et 3. b. Les enfants 2, 4 et 5. 33. Cas 2 : de la lumière émise par la lampe entre dans l œil d Ophélie. 34. Le mur est un obstacle opaque placé entre le panier de basket et les yeux de la fille. 35. a. Protéger les yeux de la lumière intense du Soleil. b. Danger de devenir aveugle. 36. La neige diffuse très bien la lumière du Soleil qu elle reçoit. 37. Une feuille blanche diffuse bien la lumière. En revanche, une feuille noire ne la diffuse pas. 38. a. Acronyme : mot formé de syllabes de mots différents. b. Laser : amplification de la lumière par émission stimulée de radiation. 39. a. Danger de devenir aveugle. b. Ne jamais faire rentrer de la lumière laser directement dans l œil. 40 et 41. L utilisation du laser est dangereuse : cette lumière puissante peut rendre aveugle.

Culture (p. 172) a. Un lumignon est une bougie : c est une source primaire. b. Cela dépend de la couleur du verre transparent qui contient la bougie. c. Les façades sont des objets diffusants. Énergie et développement durable (p. 172) a. L électricité chauffe le filament, ce qui le fait briller. b. Ces lampes chauffent plus qu elles ne produisent de lumière : elles gaspillent l énergie électrique. c. Les lampes fluocompactes, les tubes et les DEL. Wissenschaft auf Deutsch (p. 173) a. Il abrite le parlement allemand. b. Le Soleil est la source de lumière «naturelle». c. La lumière des lampes est artificielle Objectif B2i (p. 173) d. Les sources d énergie sont : énergie électrique, énergie chimique, énergie biochimique, énergie nucléaire. Cette liste de sources d énergie n est pas exhaustive. Chapitre 10 Sources de lumière 29

11 Les ombres >> Livre de l élève p. 174 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Comment se propage la lumière? La lumière se propage de façon rectiligne. Le trajet rectiligne de la lumière est modélisé par le rayon lumineux. Une source lumineuse ponctuelle et un objet opaque déterminent deux zones : une zone éclairée de laquelle l observateur voit la source, une zone d ombre (appelée cône d ombre) de laquelle l observateur ne voit pas la source. Ombre propre. Ombre portée. Faire un schéma normalisé du rayon lumineux en respectant les conventions. Faire un schéma du cône d ombre en respectant les conventions. Activité 1 p. 176. Visualiser le trajet de la lumière Activité 2 p. 177. Représenter le trajet rectiligne de la lumière Activité 3 p. 178. Déterminer un cône d ombre Activité 4 p. 179. Observer des ombres Choix pédagogiques Ce chapitre traite de la propagation rectiligne de la lumière, puis des ombres qui en découlent directement. La propagation rectiligne de la lumière, élément nouveau par rapport à l école primaire, est un excellent moyen pour introduire la notion de modèle avec le rayon lumineux. L activité 1 introduit la nécessité d un milieu diffusant, comme la fumée, pour visualiser le passage de la lumière. Les élèves observent à travers le fin faisceau laser qui se propage en ligne droite. L activité 2 met à profit la propagation rectiligne. Les élèves réalisent la visée d une petite lampe à travers 3 fentes et découvrent ainsi la notion de rayon lumineux. L activité 3 utilise le modèle du rayon lumineux pour délimiter le cône d ombre déterminé par une source ponctuelle et un objet opaque. Les élèves vérifient leur tracé grâce à un écran troué d exploration. Ils vérifient que si le trou d exploration est situé dans le cône d ombre, ils ne peuvent pas voir la source de lumière. L activité 4 exploite le modèle du rayon lumineux pour expliquer la forme et la taille des ombres. Une petite lampe, source ponctuelle de lumière blanche (la notion de pénombre est hors programme), éclaire un objet opaque placé devant un écran opaque. Le vocabulaire spécifique ombre propre, ombre portée est introduit. 30

Quelques conseils pratiques Activité 1 L utilisation d une source laser est très intéressante. Elle permet une très bonne visualisation de toute la surface transversale de son faisceau, car un laser est relativement puissant et très directionnel. Une source laser à diode suffit largement pour cette activité. De plus, ce matériel est bien moins coûteux qu une source laser He-Ne. Nous avons utilisé une cuve en verre à face parallèle de petites dimensions (80 30 40 mm) car elle nécessite moins de fumée et peut être transportée facilement. Une fumée de bonne qualité est réalisée par combustion du papier d Arménie. Retourner la cuve sur la fumée pour en récupérer et placer ensuite un petit carton dessus pour la fermer. Vidéos Pierron Éducation : «Visualisation» d un faisceau laser. Limitation d un faisceau lumineux avec des «peignes». Visée à travers des trous. Activité 2 Vous pouvez construire des écrans avec des fentes fines dans du carton épais à l aide d un cutter. Les fentes ont une épaisseur d 1 mm environ. Les 3 écrans peuvent tenir verticalement en les coinçant dans des supports pour lentilles existant couramment dans les laboratoires des collèges. Activité 3 Matériel : 1 feuille blanche A4 ; 1 lampe 6 V-0,3 A sur support ; 1 générateur ; 1 écran jaune 8 cm 5 cm ; 1 écran troué d observation 8 cm 2 cm avec trou 4 mm à la même hauteur que le filament de la lampe. Remarque : les écrans en PVC (écran jaune et écran d observation) peuvent très facilement être fabriquer avec l aide de votre collègue de technologie qui est outillé en découpeuse, plieuse et perceuse. Vidéo Pierron Éducation : Faire des ombres. Activité 4 Matériel : 1 pile plate 4,5 V ; 1 lampe 3,5 V-0,3 A ; 2 fils de connexion ; 2 pinces crocodiles ; 1 boule blanche opaque (modèle atomique de l hydrogène avec sa tige de fixation pour modèle moléculaire fixée avec un bouchon N 1, 1 trou) ; 1 écran en bois peint en blanc. L écran est choisi avec une épaisseur suffisante pour tenir seul verticalement. Vidéo Pierron Éducation : Regarder des sources lumineuses derrière des écrans troués. Corrigés des exercices 9. La lumière se propage en ligne droite, du laser, vers l écran. 10. a. Faux. b. Vrai. c. Vrai. 11. a. Le modèle 3. b. Ce modèle s appelle le rayon lumineux. 12. Source lumineuse 13. a. voit. b. ne voit pas. 14. a et b. Source lumineuse Écran opaque 15. L ombre propre se trouve sur la boule et l ombre portée se trouve sur l écran. 16. Portée. 17. 1 : rectiligne ; 2 : rayon ; 3 : ombre ; 4 : propre ; 5 : portée. 18. a. Dans un milieu transparent, la lumière se propage en ligne droite. b. Denis doit placer son œil dans la position 1. c. La lumière se propage de la lampe vers l œil de Denis. Source lumineuse 19. La lumière se propage en ligne droite. 20. a. Eau et lait. b. Oui car une petite partie de la lumière est diffusée dans notre œil. c. En ligne droite. 21. a et b. Objet Œil 22. a. Karim voit la fleur rouge. Alain voit la fleur orange. b. Karim Alain 3 23. a. On constate la formation d une image inversée sur la papier calque. b. Les rayons lumineux issus de la télévision et qui passent par le petit trou de la boîte se croisent. c. A B C 24. Par une visée. 25. Cas 1 : l œil de Julien est aligné avec les crayons. Cas 2 : l œil de Julien est de côté. 26. a. Des rayons lumineux. b. Cas 1 : 4,4 ml. Cas 2 : 4 ml. c. Visée 2. 27. Un coin de ciel. 28. Derrière Christine car le Soleil est derrière. 29. a. Écran 1 opaque Source l i Chapitre 11 Les ombres 31 2

b. Observateur 2. 30. a. Observateurs 2 et 3. b. Cône d ombre. 31. a. Ombre propre. b. Au-dessus de la pomme. 32. 37. a. Ombre portée. b. Oui. Ombre propre. c. L ombre sur l écran s agrandit. Un défi (p. 188) Avec sa lampe, Fabrice va envoyer de la lumière depuis une extrémité de la clôture vers l autre extrémité. Si Zied voit la lumière à l autre extrémité en regardant par le trou du dernier piquet, alors les piquets sont alignés (c est une visée). Rayon lumineux Source lumineuse ponctuelle Ombre propre Ombre portée Cône d ombre Histoire des arts (p. 188) a. Pour un spectateur l ordre est : écran, marionnettes, source de lumière. b. L écran doit être translucide. c. Il faut rapprocher les marionnettes de la source de lumière. 33. 1 : C ; 2 : B ; 3 : A. 34. a. La bille se trouve dans le cône d ombre. L œil se trouve dans la zone éclairée. b. L écran blanc diffuse de la lumière sur la bille. 35. a. 1, 2 et 3 b. 2 c. 3. 36. a. Il faut du Soleil et que les rayons du Soleil arrivent sur le style. b. Ombre portée. 38. a. Noire. b. Absence de lumière. 39. a. Ombres portées. b. Dans le dos des marionnettes. c. Translucide. Métier (p. 189) a. Il doit maîtriser le matériel et les techniques d électricité, photométrie, colorimétrie, optique, informatique Il sait respecter les règles de sécurité. b. Contre-plongée : éclairage par le bas. Les traits du visage sont marqués de manière non habituelle. c. L écran joue le rôle d une autre source de lumière, donc diminue les ombres. 32

12 Soleil - Terre - Lune >> Livre de l élève p. 190 Extraits du programme/correspondance avec le manuel Connaissances Capacités Activités Circuit électrique en série Description simple des mouvements pour le système Soleil - Terre - Lune. Phases de la Lune, éclipses. Interpréter le phénomène visible par un observateur terrestre dans une configuration donnée du système simplifié Soleil Terre Lune Activité 1 p. 192. Se documenter sur les mouvements de la Terre Activité 2 p. 193. Se documenter sur les mouvements de la Lune Activité 3 p. 194. Reproduire les phases de la Lune Activité 4 p. 195. Reproduire les éclipses Choix pédagogiques Ce dernier chapitre d optique étudie d une façon élémentaire le système Soleil-Terre-Lune. La compréhension de ce système astronomique permet d expliquer alors les journées et les saisons, puis les phases de la Lune et les éclipses. Les activités 1 et 2 sont documentaires. Les élèves étudient un schéma simplifié du système Soleil-Terre, puis un schéma simplifié du système Soleil-Terre-Lune. Ces schémas sont accompagnés de textes complémentaires. Il est mentionné que l axe de la Terre est incliné, ce qui est fondamental pour comprendre les saisons. On signale également qu il existe un angle entre le plan orbital de la Lune et le plan de l écliptique. Cette information capitale est nécessaire pour comprendre les phases de la Lune et les éclipses. Le mot «journée», qui désigne la durée pendant laquelle le Soleil est levé, a été préféré au mot «jour» pour ne pas confondre avec la durée d un tour de la Terre sur elle-même. Les activités 3 et 4 sont expérimentales. Les élèves utilisent une maquette du système Soleil-Terre-Lune pour expliquer les phases de la Lune et les éclipses. Une figurine est placée sur la maquette de la Terre car l observation terrestre dépend de la position de l observateur. Chapitre 12 Soleil - Terre - Lune 33

Quelques conseils pratiques Activité 3 et 4 La maquette du système Soleil-Terre-Lune peut être réalisée avec un globe terrestre emprunté aux collègues d histoire et géographie. Une boule de polystyrène simule la Lune. Vous pouvez respecter l échelle des tailles (le diamètre de la Lune est environ égal au quart de celui de la Terre), mais pas l échelle des distances. Vous trouverez des boules en polystyrène de dimensions très variées dans les magasins d arts créatifs. La boule de polystyrène peut être suspendue avec un fil de pêche presque invisible. Le Soleil est simulé avec un rétroprojecteur, source de lumière très intense permettant de visualiser les différentes ombres, même avec une obscurité très médiocre. La figurine simulant un observateur terrestre est de type Playmobil. Elle se colle sur le globe terrestre avec de la pâte à fixe. Corrigés des exercices 8. La Terre tourne sur elle-même en un jour et autour du Soleil en un an, dans le plan de l écliptique. 9. a. Des journées et des nuits. b. Des saisons. 10. a. Vraie. b. Fausse. c. Fausse. 11. a. Différente. b. La même face. 12. A : pleine Lune. B : premier quartier. C : nouvelle Lune. D : dernier quartier. 13. a. Phases de la Lune. b. Lunaison. 14. 1 : Éclipse de Soleil. 2 : Éclipse de Lune. 15. a. Sont. b. Soleil. c. Lune. 16. 1 : phases ; 2 : jour ; 3 : éclipse ; 4 : année ; 5 : nuit ; 6 : lunaison. Mot caché : Soleil. 17. a. Le Soleil. b. À gauche. c. Dans l hémisphère sud. d. Dans l hémisphère Sud : l été. Dans l hémisphère Nord : l hiver. 18. a. 12 heures. b. Équinoxe de printemps : vers le 20 ou le 21 mars. Équinoxe d automne : vers le 22 ou le 23 septembre. 19. a. Le Soleil. b. Nuit en B et C. Journée en A. c. Le point C. 20. Vers l Est. 21. a. Non. La lumière est nécessaire à leur fonctionnement. b. En été. Ils reçoivent plus de lumière. 22. À la rotation de la Terre sur ellemême. 23. a. D ouest en est. b. L ombre portée est la plus courte. 24. a. Le Soleil. b. Oui. Dans le plan de l écliptique. c. Non. Le satellite de la Terre est la Lune. d. Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. 25. a. Un mois environ. b. Un mois environ. c. et d. Voir schéma ci-après. 34 Lune Terre 26. a. La lune met autant de temps pour faire un tour complet autour de la Terre qu un tour sur elle-même : elle présente toujours la même face à la Terre. b. On peut photographier la face cachée de la Lune à partir de sondes spatiales. Il a fallu attendre les années 1960 pour que la face cachée soit connue, grâce notamment aux sondes soviétiques Luna 3 et américaines Lunar Orbiter 1. 27. Schéma 2. 28. a. La rotation de la Lune sur ellemême et la rotation de la Lune autour de la Terre. b. «Ainsi donc, la Lune montre sans cesse la même face à la Terre.» 29. a. Problème : à quel moment de la nuit peut-on observer le dernier quartier de la Lune? b. Interprétation : dans la première moitié de la nuit, le personnage ne voit pas la Lune et dans la deuxième moitié de la nuit, le personnage voit la Lune. Réponse au problème : le dernier quartier de Lune est observé dans la deuxième moitié de la nuit. c. On peut voir le dernier quartier de la Lune le matin. 30. a. Le premier quartier. b. 90. 31. a. Pour les 4 positions : pleine Lune. b. Position 1 : nouvelle Lune. Position 2 : premier quartier. Position 3 : nouvelle Lune. Position 4 : dernier quartier. 32. Dans l ordre : C, F, E, D, B, H, G, A. 33. a. En 1 : le dernier quartier. En 2 : le premier quartier. b. La lettre p. c. La lettre d. 34. a. Une éclipse de Soleil. b. Dans l ombre portée de la Lune. 35. a. La pleine Lune. b. Le cône d ombre de la Terre. c. Une couleur rousse. 36. a. En 1 : éclipse de Soleil. En 2 : éclipse de Lune. b. Entre le Soleil et la Terre. c. Dans le cône d ombre de la Terre. 37. a. Alignés. b. et c. Voir les schémas p. 197 du manuel. 38. Le garçon a raison. Si le plan orbital de la Lune était confondu avec le plan de l écliptique, il y aurait une éclipse de Soleil à chaque nouvelle Lune. Or le plan de l orbite de la Lune est incliné par rapport au plan de l écliptique. Un défi (p. 204) Un observateur terrestre voyait la Lune en position premier quartier. Objectif B2i (p. 204) e. Les étoiles semblent tourner autour de Polaris. f. La position de Polaris dans le ciel ne change pas au cours du temps, cette étoile peut servir de point de repère. Un objet (p. 205) a. Non, le style et la table doivent être orientés correctement. b. 12 h 00 est facile à connaître, car l ombre est alors la plus courte. c. Le style doit former une ombre sur la table. Les jours de pluie, on ne voit pas d ombre portée. Histoire des sciences (p. 205) a. Copernic a lutté contre l idée que la Terre était au centre de l Univers. b. Non, son travail était entaché des erreurs de ses prédécesseurs. c. Les «astres errants» sont les planètes, car elles tournent autour du Soleil, comme la Terre.

Exercices de synthèse (p. 206-207) 1. Les rayons du Soleil 1. Problème : les rayons du Soleil sont-ils parallèles? 2. Rayon du soleil Clou Ombres portées 3. Les longueurs des ombres portées sont égales. 4. Exposer les clous au Soleil et mesurer la longueur de l ombre portée de chaque clou. 5. Les clous reçoivent de la lumière du Soleil et en renvoient dans toutes les directions. Si de la lumière diffusée par les clous entre dans les yeux, alors on voit les clous. 6. La lumière très intense du Soleil peut rendre aveugle quand elle entre directement dans les yeux. 7. Le Soleil est une source d énergie renouvelable. 8. Si la couche d ozone est détruite en partie, alors elle nous protège moins bien des dangereux rayons ultraviolets du Soleil. 2. La durée des journées et les saisons 1. Date Lever Coucher Durée de la journée 01/01 07 h 29 15 h 58 8 h 29 min 01/02 07 h 09 16 h 38 9 h 29 min 01/03 06 h 22 17 h 24 11 h 02 min 01/04 05 h 21 18 h 08 12 h 47 min 01/05 04 h 25 18 h 49 14 h 24 min 01/06 03 h 50 19 h 27 15 h 37 min 01/07 03 h 49 19 h 38 15 h 49 min 01/08 04 h 20 19 h 11 14 h 51 min 01/09 05 h 00 18 h 18 13 h 18 min 01/10 05 h 41 17 h 18 11 h 37 min 01/11 06 h 25 16 h 22 9 h 57 min 01/12 07 h 08 15 h 50 8 h 42 min 2. D après le tableau, la durée de la journée augmente jusqu en juillet, puis diminue jusqu en janvier. Avec plus de précisions, elle augmente jusqu au 21 juin et diminue jusqu au 21 décembre. 3. Les deux expériences permettent d expliquer l alternance des journées et des nuits, due à la rotation de la Terre sur elle-même. 4. Seule l expérience de Fabienne permet d expliquer la variation de la durée de la journée au cours de l année : la zone éclairée sur la maquette de la Terre est plus ou moins grande selon la position de la maquette de la Terre. 5. La Terre tourne sur elle-même en un jour et autour du Soleil en un an. 6. La Lune tourne autour de la Terre en un mois environ. 7. C est le printemps. 8. Le pôle Nord et le pôle Sud sont les deux régions de la Terre les plus froides. Chapitre 12 Soleil - Terre - Lune 35

1 L eau autour de nous L eau est omniprésente dans notre environnement Lac ( ) et _ (plantes, animaux) Le test de reconnaissance de l eau Sulfate de cuivre ( ) : devient au contact de l 36 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

2 Les mélanges aqueux Séparation des constituants d un mélange hétérogène Mélange Liquide Constituants Mélange Temps : liquide homogène Dépôt Récupération du dioxyde de carbone dissous et test à l eau de chaux RÉCUPÉRATION DU PAR TEST À Bulles de Bulles de Eau de chaux ( ) Agitation ion Gaz recueilli : Eau de chaux Eau Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 37

3 Mélanges homogènes et corps purs Chromatographie Évaporation d'une Dépôt de mélange Éluant Deux : séparation des du mélange Dépôt (sels ) Distillation (on refroidit la vapeur d'eau) Mélange Eau froide Appareil de (on fait bouillir le mélange) 38 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

4 Les états de l eau Les trois états physiques de l eau ÉTAT (glace) ÉTAT Surface libre ÉTAT (vapeur d'eau) Pas de Pas de Les changements d état ÉTAT (glace) ÉTAT ÉTAT (vapeur d'eau) (chauffage) (chauffage) (refroidissement) (refroidissement) Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 39

5 Les changements d état La masse et le volume de l eau La masse d 1L d eau est Lors d un : 1 L d eau liquide - la masse, - le volume Même masse 1 kg Eau Volume différent Eau La température de changement d état Température (en C) 100 Première bulle de vapeur d eau 50 Eau Eau et 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temps (en min) Apport d (chauffage) 20 15 10 5 0 5 10 Température (en C) Eau et Eau Dernière goutte d eau 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 Premier cristal de glace Temps (en min) Retrait d (refroidissement) 40 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

6 L eau est un solvant L eau est un solvant Solide Repos Solide dans l eau. On dissout le dans l Eau + sel Mélange Eau Eau Repos Solide dans l eau. Le solide est le et l eau le Sel 118,3 g 118,3 g Solution on (mélange ) La masse L eau est miscible avec certains liquides Alcool Huile Mélange Mélange 1 2 1 2 On agite et on attend Eau Eau Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 41

7 Circuit électrique simple Le circuit électrique simple Énergie Énergie Photopile ( ) Lampe Lampe Énergie Pile ( ) Interrupteur (le courant ) Énergie de Moteur Les dangers du court-circuit et des prises de courant Lampe Pile Laine de fer Risque d' quand Il ne faut jamais faire d'expériences on un. avec une : tu risques l'. 42 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

8 Circuit électrique en série Circuit en série et sens du courant Schéma L2 L1 L2 Circuit L1 Une seule : si une lampe est, l autre s Ordre des dipôles DEL On change des dipôles La lampe et la DEL Conducteurs et isolants Objets métalliques, corps humain, interrupteur fermé, diode en sens passant Objets en plastique, air, interrupteur ouvert, diode en sens non passant Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 43

9 Circuit comportant une dérivation Comportement d un circuit en dérivation L1 Schéma L1 L1 Circuit L2 Deux : si une lampe est, l'autre reste. L2 L2 Une installation domestique Secteur ( ) Appareils branchés en. Si un appareil tombe en panne ou est éteint, les autres. 44 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

10 Sources de lumière Les sources de lumière SOURCES OBJETS Lampe, source laser, flamme... Soleil (une étoile) Écran blanc ou clair, mur blanc, page de livre Planète, Lune, satellite Les conditions pour voir et pour éclairer un objet La lampe éclaire l'écran ( ) Écran opaque (ne laisse pas passer ) La figurine éclaire l'œil ( ) L'œil la lumière de la figurine : la figurine est. L'écran blanc (ou clair) ( ) renvoie vers Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 45

11 Les ombres La propagation rectiligne de la lumière Laser Faisceau lumineux mis sen évidence par la présence de fumée ( Air Écran blanc ) Cuve transparente remplie de fumée ( ) Le faisceau lumineux est (de la lampe vers l'œil) Les ombres On voit la source On ne voit pas la source Objet opaque 46 Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010

12 Soleil-Terre-Lune Le système Soleil-Terre-Lune Dernier quartier Orbite de la Lune ( ) Pleine Lune Soleil Terre (hiver) Orbite de la Terre ( ) nouvelle Lune Premier quartier Les phases de la Lune Les éclipses Éclipse de Soleil Éclipse de Fiches photocopiables - Éditions Belin 2010 47