Fiche sujet-élève Dans le passé de la planète Terre, on a pu montrer que le niveau des océans a varié lors de nombreuses périodes géologiques. On pense que les modifications climatiques sont une des causes de cette variation. On cherche à valider l'hypothèse suivante : la dilatation thermique de l eau est une cause de variation du niveau des mers. Matériel : - erlenmeyer de 500 ml, bouchon trous, éprouvette graduée de 1000 ml, - thermomètre gradué de 0 à 50 C ou thermomètre électronique, - pipettes graduées de 5 ml, - eau salée à 5 g/l, - dispositif de chauffage pour l'erlenmeyer, - calculatrice, - fiche document. Activités et déroulement des activités Capacités et critères d évaluation Barème 1- Proposer un protocole destiné à mesurer le coefficient de dilatation volumique de l eau de mer en utilisant le matériel fourni. Répondre sur la fiche réponse. Adopter une démarche explicative montrant que le protocole conçu est pertinent Appeler l examinateur pour l'obtention du protocole à suivre réellement - Réaliser la manipulation proposée en suivant les consignes de la fiche technique. Appeler l examinateur pour vérification - Calculer la variation de volume des océans suite à une élévation de température de C puis calculer l élévation théorique du niveau moyen des océans résultant de cet accroissement de température. 4- Faire une analyse critique de la méthode utilisée et du résultat obtenu. : l hypothèse de départ est-elle validée? Réaliser une manipulation d après un protocole Utiliser des techniques de calcul et exprimer des résultats en cohérence avec les données utilisées Adopter une démarche explicative traduisant l exercice de l'esprit critique 9 6
Protocole Fiche technique-élève 1- Remplir un erlenmeyer de 500 ml à ras bord d'eau salée (5 g.l -1 ). Le fermer ensuite à l'aide d'un bouchon à trous permettant la mise en place d'un thermomètre et d'une pipette de 5 ml graduée. - Prendre bien garde à ce qu'aucune bulle d'air ne reste dans l'erlenmeyer, sous le bouchon. - Par chauffage régulier et doux, élever la température de l erlenmeyer. On constate que le niveau de l eau s élève dans le tube : c'est la dilatation thermique de l'eau. On admet que la première graduation franchie par le niveau de l eau constitue le niveau 0. On relève le niveau atteint lorsque la température s est élevée de C. 4- Récupérer l'eau du récipient dans une éprouvette graduée afin de mesurer le volume d'eau employé, après retour à la température initiale. 5- Calculer la dilatation pour un litre d'eau de mer. pipette de 5 ml thermomètre bouchon eau salée
Fiche document-élève Document VOLUME DES OCEANS = 1,5. 10 18 m SURFACE DES OCEANS =,5. 10 14 m NB : 1 m = 1000 L 1 cm = 1 ml
Fiche réponse élève Nom : Prénom : Classe : A rendre à l issue de l épreuve
Fiche laboratoire Matériel par élève : erlenmeyer de 500 ml, bouchon trous, un thermomètre électronique ou un thermomètre gradué de 0 à 50 C, pipettes graduées de 5 ml, Eau salée à 5 g/ L, Balance, éprouvette graduée de 100 ml, dispositif de chauffage de l Erlenmeyer, une calculatrice, une fiche document élève. Attention au diamètre du thermomètre qui doit permettre l'étanchéité parfaite (une sonde thermométrique est souvent d'un diamètre trop faible). Aide à l évaluation Question : l augmentation de volume est à ramener à 1 L, à multiplier par le volume de l océan en litres. Convertir en m et diviser par la surface de l océan pour obtenir l augmentation de niveau en mètres. Question 4 : toute remarque pertinente en rapport avec : les problèmes de température et de dilatation (tout le matériel est-il à la même température? Dilatation de l erlenmeyer lors du chauffage, homogénéité thermique du volume d eau contenu dans l erlenmeyer ), l approximation ou la précision de la mesure (volume d eau initial contenu dans l erlenmeyer : récipient non jaugé et enfoncement du bouchon plus ou moins profondément, mesure du volume dilaté ), l'absence de témoin, l augmentation de l erreur liée au calcul, l approximation du résultat final : on néglige la topographie des fonds océaniques et des bordures océans-continents (On considère que l augmentation de hauteur se fait à la verticale des limites océaniques actuelles en négligeant l étalement de l eau sur les terres émergées),
Fiche d'évaluation Noms des élèves Capacités et critères d évaluation (en gras, évaluation pendant la séance) Barème 1- Adopter une démarche explicative - conception d un protocole : solution proposée en cohérence avec le matériel fourni le problème posé Accepter texte ou schéma cohérents mais non respect du matériel = 0 - Réaliser une manipulation d après un protocole : - utilisation maîtrisée du matériel et réalisation correcte du montage - respect des différentes étapes du protocole - lecture correcte des niveaux, mesure correcte du volume total - expression exacte des résultats en cohérence avec l outil utilisé (niveau et volume) - organisation de la paillasse et rangement du matériel en fin de manipulation 1 - Utiliser des techniques de mesure : expression cohérente des résultats - calcul de l'augmentation de volume - calcul de l'élévation du niveau des océans 5- Adopter une démarche explicative : - pertinence de la critique NOTE : /0