ST2I02 Partie du programme : la Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée Niveau : seconde EXTRAIT DU PROGRAMME es particularités de la Terre, eau liquide et une atmosphère compatible avec la vie, sont liés à sa taille et à sa position dans le système solaire. CONNAISSANCES CONSTRUITES a Terre est la seule planète du système solaire où existe de l eau liquide indispensable à la vie. Cet état de l eau est du à la température et à la pression régnant sur Terre. Ces conditions physico-chimiques sont déterminées par la distance de la Terre au soleil et à la présence d une atmosphère. a présence de l atmosphère, enveloppant la Terre, est due à sa masse. CAPACITES MISES EN ŒURE Titre de la séance : les origines des particularités de la Terre Suivre un protocole expérimental pour déterminer les conditions régnant sur la Terre et leurs conséquences. Exploiter des résultats pour conclure sur les conditions régnant sur la Terre et leurs conséquences. Exploiter des résultats en utilisant les TICE pour tracer une courbe température en fonction de la distance. CONDITIONS MATERIEES a séance de tp se déroule avec deux élèves par poste de travail. Suivant la durée de la séance, il est possible de réaliser deux activités, la première permettant de déterminer les conditions de la présence de l eau liquide sur la Terre et la deuxième expliquant la température régnant sur la Terre. COIN ABORATOIRE Matériels Ballon Réf. : 06521 Bouchon percé Réf. : 07561 Thermomètre Réf. : 22027 Bec bunsen ou chauffe ballon Réf. : 00393 Fiole à vide Banc optique Réf. : 03201 Alimentation Réf. : 01981 uxmètre Réf. : 22022 Interface ExAO avec luxmètre Réf. : 24601 ogiciel ATIS bio Réf. : 24522 Documents didactiques DD la molécule d eau, propriétés physiques et chimiques étonnantes Réf. : 21220 DESCRIPTIFS Contexte de la séance : projection lors de l entrée des élèves au vidéoprojecteur d une image de la Terre vue de l espace. Questionnement initial sur les particularités de la planète Terre, observables sur cette projection. «Au cours de la séance précédente nous avons comparé la planète Terre aux autres planètes du système solaire. Cette comparaison nous a appris que la planète Terre présente des particularités (océan sur la projection), de l eau sous forme liquide et la présence de vie. Nous allons rechercher les origines de ces particularités.» es élèves posent alors des hypothèses. 1 / 5
ST2I02 Activité 1 : identifier les conditions déterminant la présence d eau liquide grâce à des manipulations Objectif : montrer que l état de l eau dépend de la température et de la pression. Support : matériel permettant de chauffer de l eau et faire varier la pression, feuille de protocole. Suivre le protocole ci-dessous pour déterminer la température d ébullition de l eau à différentes pression. Protocole 1 : remplir un ballon d eau et y placer un thermomètre, 2 : chauffer (en utilisant le bec bunsen et la grille ou le chauffe ballon) et relever toutes les 2 minutes la température ainsi que l état de l eau, 3 : noter les résultats dans un tableau, où vous indiquerez la température et l état de l eau à pression ambiante, 4 : refaire la même manipulation, en plaçant l eau dans la fiole à vide, la fermer avec un bouchon percé y placer le thermomètre. Faire le vide à l aide de la trompe à eau. 5: noter dans un autre tableau, l état de l eau et la température, dans le vide (très faible pression). Exploiter vos résultats pour montrer que la présence d eau liquide sur la Terre dépend de la température et de la pression y régnant. Critères d évaluation Construction des tableaux : o Paramètre «température» o Paramètre «état de l eau» o titre avec pression atmosphérique ou faible pression Exploitation du tableau : mise ne relation de l état de l eau et de la température et de la pression. Remarques : la première question pourrait être une recherche du protocole. Il est également possible d élargir cette activité en donnant le diagramme pression-température de l eau et en demandant aux élèves d y placer les conditions de température et de pression régnant sur la Terre, sur la une et sur Mars et d en déduire l état possible de l eau. Conclure sur l importance de la Température et de l atmosphère dans la présence d eau liquide sur Terre. Activité 2 : déterminer les facteurs à l origine de la température sur la Terre à l aide de mesures Objectif : montrer que la température sur la planète Terre dépend de la distance au soleil, les rayons du soleil chauffent et éclairent la Terre, ces deux paramètres sont liés, nous allons mesurer l évolution de l éclairement en fonction de la distance grâce à un luxmètre. Support : banc optique, luxmètre et tableur. Suivre le protocole ci-dessous pour déterminer l évolution de l éclairement en fonction de la distance. Protocole 1 : placer la lampe sur le banc optique 2 : placer le luxmètre à 20cm de la source lumineuse. 3 : allumer la lampe et mesurer l intensité lumineuse, 4 : poursuivre les mesures en déplaçant le luxmètre de 5 cm jusqu à 100 cm, 5 : à l aide d un tableur, noter vos résultats dans un tableau et tracer le graphe éclairement en fonction de la distance. 2/5
ST2I02 Exploiter vos résultats pour en déduire un facteur déterminant l intensité lumineuse reçue pour la Terre et de ce fait la température à la surface des planètes. En utilisant vos connaissances sur les différentes planètes du système solaire (température) et vos résultats à la question précédente montrer qu un autre facteur intervient dans la détermination de la température à la surface de la Terre. Remarques Cette activité peut être réalisée avec des mesures en ExAO. Il est possible au cours de cette activité de construire à l aide d un tableur un deuxième graphe, température des planètes en fonction de la distance au soleil, pour les planètes du système, pour poser le problème. Dans un deuxième temps, on le comparera à celui tracé à partir des mesures pendant l activité. Critères d évaluation : - construction d un tableau avec un tableur Deux colonnes, distance en cm et intensité lumineuse Titre - construction d un graphe à l aide d un tableur Titre En abscisse le temps En ordonnée l intensité lumineuse en lux égende - exploitation des résultats et raisonnement Relation intensité lumineuse et distance et par conséquent température et distance a distance n est pas le seul facteur, hypothèse l atmosphère est un autre facteur déterminant la température. Remarque Pour ces deux activités, il est possible dans un premier temps de demander aux élèves de réfléchir à la conception du protocole expérimental. 3/5
ST2I02 TP - es origines des particularités de la Terre Activité 1 : identifier les conditions déterminant la présence d eau liquide grâce à des manipulations État de l eau en fonction de la température à pression atmosphérique Température en degré Celsius Etat de l eau à pression ambiante 18 20 30 35 45 60 75 90 100 100 : eau à l état liquide : eau à l état de vapeur État de l eau en fonction de la température à faible pression Température en degré Celsius Etat de l eau à pression ambiante 18 20 30 30 30 : eau à l état liquide : eau à l état de vapeur Exploitation des résultats état de l eau varie en fonction de la température et en fonction de la pression. a température et la pression à la surface de la Terre permettent ainsi son existence sous les trois formes : gazeux, liquide et solide. Activité 2 : déterminer les facteurs à l origine de la température sur la Terre à l aide de mesures intensité lumineuse en fonction de la distance distance en cm 35 40 45 50 55 60 65 intensité lumineuse en lux 0,6 0,45 0,35 0,28 0,23 0,19 0,17 4/5
ST2I02 intensité lumineuse et de ce fait la température à la surface de la Terre dépend de sa distance au soleil, cependant dans le TP 1 nous avons vu que la présence d une atmosphère influe la température, nous pouvons donc en déduire que le deuxième facteur est la présence d une atmosphère entourant la Terre. a présence d eau liquide et donc de la vie sur la planète Terre dépendent de sa distance au soleil ainsi que de la présence d une atmosphère. 5/5