Comment fonctionne le thermomètre ? I. Situation déclenchante

Comment fonctionne le thermomètre ?
Notions : transfert de chaleur et dilatation.
I. Situation déclenchante
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Situation de départ : On propose aux élèves de construire un thermomètre en mettant à leur
disposition du matériel : petites bouteilles en verre, pâte à modeler, pailles, tubes en verre,
ciseaux, papier, crayon, eau, peinture.
II. Phase de recherche
Comment construire les différentes parties du thermomètre ?
Les élèves doivent s’interroger sur le matériel à utiliser pour créer le réservoir, le tube fin, le
support, les graduations (les différentes parties du thermomètre utilisé en classe).
-Etape 1 : Recherche et discussion au sein du groupe, dessin d’un montage.
-Etape 2 : bilan collectif – Fabrication et test des thermomètres fabriqués. Ils sont plongés dans un
récipient contenant de l’eau chaude. Si le thermomètre marche, le liquide monte.
-Relance à partir de l’observation d’un vrai thermomètre à alcool (celui qui est utilisé
quotidiennement en classe) : amener les élèves à observer les montages qui fonctionnent. Il faut une
continuité entre le réservoir et le tube. Comment obtenir cette étanchéité ?
-Etape 3 : nouvelle fabrication/ Bilan collectif/ Proposer le montage utilisant la pâte à modeler et
l’eau colorée.
-Etape 4 : validation du montage. Lorsque le réservoir est plongé dans l’eau chaude, l’eau monte.
Que se passe-t-il ?
La quantité d’eau dans le réservoir est toujours la même mais lorsque l’eau est chauffée, elle prend
plus de place. On dit qu’elle se dilate.
Est-ce que la place occupée par l’eau devient de plus en plus petite lorsqu’on la refroidit ?
-Emission d’hypothèses par les élèves et proposition d’expériences ?
-Réalisation des expériences/ Bilan
III. Tester le thermomètre fabriqué à différentes températures
On fabrique un thermomètre en ajoutant du liquide dans le tube, pour que celui-ci soit au-dessus de
la pâte à modeler (objectif : voir le liquide descendre en raison du refroidissement du réservoir)
Procéder par mesures successives enchaînées dans cet ordre :
-eau du robinet, eau du frigidaire, mélange d’eau et de glaçons, glaçons seuls.
-Produire des dessins d’observation afin de garder une trace du niveau du liquide au fur et à mesure
du refroidissement.
Bilan : lorsqu’on refroidit le réservoir du thermomètre, le liquide descend dans le tube. Il prend
moins de place, on dit qu’il se rétracte.
Fiche pour les élèves
Comment fabriquer un thermomètre ?
Matériel
Dessine le thermomètre que tu veux fabriquer
Teste ton thermomètre en le plongeant dans un récipient contenant de l’eau chaude.
Ta conclusion :
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Tes propositions :
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Modifie ton thermomètre et teste l’eau en le plongeant dans l’eau chaude.
Conclusion :
Mon thermomètre fonctionne.
Mon thermomètre ne fonctionne pas.
Comment se comporte le liquide dans le tube quand on refroidit le réservoir ?
Il est tout d’abord nécessaire de faire toutes les expériences avec le même thermomètre afin de
faciliter la lecture.
Le réservoir est plongé successivement pendant 5 minutes dans des récipients contenant :
-de l’eau du robinet
-de l’eau conservée au réfrigérateur
-un mélange (eau + glaçons)
-des glaçons seulement
récipient
Observations
Eau du robinet
Eau refroidie dans un frigidaire
Mélange eau + glaçons
Glaçons
Conclusion :
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