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Sommaire / Notions et activités du cycle 1 au cycle 3 / Matière et matériaux







APPROCHE SCIENTIFIQUE
Les états et les changements d'états de l'eau

mardi 1er juin 2010


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c1

Objectifs notionnels Activités et supports d'activités
L'eau liquide - la glace : congélation Savoir comment on peut obtenir de la glace ou des glaçons à partir de l'eau liquide ; constater que mettre l'eau dans un lieu froid ne suffit pas toujours.- Questionnement à partir de la Météo
-  Chercher à fabriquer de glaçons et de sucettes glacées : tester le congélateur, freezer, le réfrigérateur…
Fusion : Savoir comment faire fondre de la glace ou des glaçons le plus vite possible : nécessité de chaufferDéfis, jeux. Chaque groupe ne doit faire varier qu'un paramètre (frotter, mettre sur un radiateur...)
Réversibilité  : savoir qu'après la fusion de la glace, on peut congeler à nouveau l'eau obtenue. Associer un vocabulaire adapté, et rendre compte : oralement, par images séquentielles…glace, neige et givre s'obtiennent quand il fait suffisamment froid. On peut les faire fondre en chauffant, et l'on obtient de l'eau liquide

C2

Objectifs notionnels Activités et supports d'activités
Différencier solides et liquides :
-  Savoir différencier les solides et les liquides et énoncer des critères de différentiation : un liquide s'écoule, a besoin d'un récipient pour être stocké ou transporté ; on ne peut le prendre avec deux doigts. Un solide ne s'écoule pas, n'a pas besoin de récipient pour être stocké ou transporté, et peut être saisi et déplacé (sauf s'il est trop massif) en le prenant entre deux doigts.
-  Prolongement (fin de C2) : Les solides en poudre (sucre, sel fin, riz, farine...) qui ne sont ni des solides ni des liquides au regard de la classification précédente.
Classement d'objets et de substances mises dans des gobelets : classement libre ou imposé.
L'eau liquide - la glace : congélation
-  Mêmes objectifs qu'en cycle 1
-  savoir faire le lien entre la congélation et la température, et établir sur le thermomètre que la glace et l'eau liquide existent dans deux domaines de température distincts.
- Mêmes activités qu'en cycle 1,
-  Tenter d'expliquer les observations (pourquoi a-t-on obtenu de la glace dans certains cas et pas d'autres ?) Création d'une zone colorée spécifique correspondant à la formation de glace.On peut dire à ce stade que la glace se forme à partir de zéro degré.
Température (approfondissement) : savoir comparer des températuresRanger des objets du plus chaud au plus froid.
Fusion : savoir que la fusion de la glace est provoquée par un apport de chaleurFaire fondre des glaçons le plus vite possible
Savoir que la glace peut être conservée dans certains matériaux (isolants)Conservation de glaçons et de sucettes glacées
- Extension : savoir que la neige ou le givre s'obtiennent dans les mêmes conditions de température et sont formés de petits cristaux de glaceanalyse, comparaison, observation à la loupe, concassage de glace
Etats et changement d'états de la matière Toutes les substances passent de l'état liquide à l'état solide et inversement

On peut faire fondre et solidifier du chocolat, de la cire de bougie (fabrication en classe d'objets moulés), éventuellement montrer l'exemple des métaux (démonstration pour la soudure, et recherche documentaire)

C3

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Objectifs notionnelsActivités et supports d'activités
L'eau liquide - la glace- Conservation de la masse pendant la transformation.- Réversibilité de la transformation Faire fondre et geler la même eau. Placer des glaçons sur une balance et vérifier que la masse reste constante au cours de la fusion (attention à l'évaporation et à la condensation sur les parois du récipient : couvrir et essuyer)
CM  :savoir que le changement d'état se fait à température constante, identique pour la fusion et la solidification-Relevé de température dans les deux sens de la transformation : Utilisation d'un mélange (glace pilée + sel) pour faire congeler l'eau (mélange réfrigérant)." A quelle température la glace fond-elle ? " - construire un graphique de température en fonction du temps - Observer le palier de fusion-solidification à zéro degré.CE2 :idem par coloriage de thermomètres dessinés.-Approcher la notion de chaleur de fusion CM :pendant toute la fusion, la température n'augmente pas ;toute la chaleur absorbée est utilisée pour faire fondre la glace. Congélation :la chaleur cédée par l'eau liquide provoque la congélation
- Conduction ou isolation thermique : savoir qu'il faut empêcher, ou favoriser, les échanges de chaleur pour conserver, ou faire fondre, la glace (matériaux conducteurs et isolants)
L'eau liquide - la vapeur d'eau Évaporation - Condensation :- connaitre les facteurs accélérant l'évaporation : élévation de température (prioritaire), renouvellement de l'air (aération), surface de contact avec l'air*Méthode : expérience avec témoin et séparation des variables
-  étude des marais salants,
-  sèche-cheveux,
-  séchage du linge.
Conservation : " Qu'est devenue l'eau ? "- savoir que l'eau qui s'évapore ne disparaît pas on peut la récupérer (liquéfaction), notamment sur des parois froides, lorsqu'on la place en vase clos. On peut aussi "attraper" de l'eau dans l'air : sur un objet froid (buée, rosée)**.
-Distinguer la vapeur d'eau, invisible, du brouillard, visible car constitué de petites gouttes d'eau liquide en suspension dans l'air, ou de la buée.
-Réinvestissement :transpiration des végétaux et des animaux (Hommes…) (biologie), formation des nuages (trajet de l'eau dans la nature)
Ébullition (CM) :Connaitre le palier d'ébullition à une température voisine de 100°C.- Relevé de température :
-  Construire un graphique des températures au cours du temps
-  Approcher la notion de chaleur de vaporisation (CM) : toute la chaleur est utilisée pour la vaporisation, la température restant constante.
-  les grosses bulles observées pendant l'ébullition sont formées de vapeur d'eau*** : Attention, démonstration faite par le maître (sécurité)
-  relevé de température par les enfants.
Notion de vaporisation : Evaporation / Ébullition (CM) Dans les deux cas, il y a passage de l'eau liquide à la vapeur d'eau : vaporisation.
-  Ebullition : la vaporisation se fait dans le volume d'eau et à une température fixée.
-  Evaporation : la vaporisation se fait à la surface de l'air, et à différentes températures.
Généralisation exemple de l'air (liquide !) : documents ou visite

*Il est intéressant de les comparer aux facteurs favorisant la dissolution (lien hypertexte : mélanges) : température, renouvellement ou augmentation de la quantité d'eau, taille des grains de sel.

**Il est utile de raisonner sur des cas où le cycle évaporation - condensation a lieu en vase clos (voir activités supports).

***D'autres bulles beaucoup plus petites apparaissent à une température inférieure (environ 60°C) : ce sont les gaz dissous dans l'eau à température ambiante (air) qui s'en séparent quand on échauffe l'eau.

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