5 Séance Ebullition

La matière : états et changements d’état de l’eau
Séance en salle de sciences : 2h+1h
(avec J.Borne)
CE2/CM1 Marie-Anne Bouju 10/12/07
CE2 Nicolas Bardès 11/01/08
CE2 Cécile Fortat 22/01/08
CE2 Sandrine Hamelin 25/01/08
CE2/CM1 Isabelle Delmare 04/02/08
CM1/CM2 Carine Sebaoun 10/03/08
Jusqu’à quelle température peut-on faire chauffer l’eau ?
Déroulement de séance
Collectif oral
Rappel sur les 3 états de l’eau.
Rappel sur les températures de l’eau qu’on a déjà mesurées :
eau chaude 40°, eau ambiante 22°, eau froide 15°
Aujourd’hui, on va essayer de voir jusqu’à quelle température on peut chauffer l’eau.
Comment va-t-on faire ? A votre avis, quel matériel faut-il ?
- une plaque chauffante
- une casserole on prendra un récipient transparent pour que puissiez bien voir ce qui se passe à
l’intérieur. Vous vous souvenez de la dernière fois, quand on a fait fondre le glaçon sur la plaque
chauffante, que s’est-il passé ? il a disparu, on a vu de la vapeur
- un thermomètre pour mesurer la température. Le même que la dernière fois, qui mesure jusqu’à 40° ou
50° ? non, un autre qui va plus loin
Quelle eau va-ton mettre ?
- l’eau chaude du robinet
Je vais faire un trait rouge au feutre pour marquer le niveau de l’eau.
Que va-t-il se passer ?
- l’eau va disparaître
- ça va faire de la vapeur
- ça va faire des bulles
Jusqu’à quelle température l’eau va-t-elle chauffer ? Hypothèses : 40° ; 55° ;
60°…
Individuel écrit : fiche d’expérience
1) copier la question (stylo)
2) écrire son hypothèse (au crayon)
3) décrire l’expérience prévue : explication élaborée en commun et écrite
au tableau, schéma à faire seul.
Mise en place de l’expérience : 2ème fiche
Distribution de la 2ème fiche : la lire pour essayer de comprendre : que comprenez-vous ?
Explication du protocole de l’expérience : on va relever la température toutes les 5 mn et on dessinera ce qui se
passe dans le récipient ; chaque groupe viendra à son tour et rendra compte à la classe.
Repérage des temps à l’aide de l’horloge de la classe.
Départ de l’expérience
On allume la plaque chauffante et on remplit la situation au temps 0 pour le 1er thermomètre.
La maîtresse fait le schéma au tableau, les élèves sur leur feuille.
Toutes les 5 minutes, un groupe vient observer et fait part de ses observations à la classe : quelle température
indique le thermomètre et que se passe-t-il au niveau du récipient ?
- le niveau de l’eau est plat, puis avec des vagues
- des petites bulles au fond au début puis des grosses bulles partout
- de la vapeur au-dessus : toucher avec les mains et sentir que c’est mouillé
- de la buée sur le bord intérieur du récipient
- du bruit lorsque l’eau bout
- des petits grains blancs qui ressemblent à du sel
- le niveau de l’eau baisse de plus en plus
Au bout de 25mn, remarquer que le thermomètre ne monte plus augmenter la puissance de la plaque
chauffante pour voir si ça change : non, il y a plus de bulles, mais le thermomètre ne monte pas.
Au bout de 40mn, on arrête les schémas : ça ne change pas.
Interprétation des résultats
Quelle est la réponse à la question qu’on s’était posée ?
- l’eau a chauffé jusqu’à 102°C
- elle est restée à 102°C, même quand on a augmenté la puissance, et même si on attend plus longtemps
Pendant qu’on parle, on ne relève plus la température, mais on laisse chauffer et on verra si ça change.
Amener les élèves à expliquer les phénomènes de changement d’état de l’eau :
- Pourquoi l’eau baisse-t-elle ? elle part en vapeur, elle s’évapore
- La voyez-vous sortir ? oui, on voit la vapeur au-dessus
- On a l’habitude de dire que c’est de la vapeur, mais en réalité c’est comme un petit nuage, de toutes
petites gouttes d’eau, c’est de l’eau liquide, mais après on ne la voit plus, c’est de la vapeur. Quand les
bulles de vapeur sortent de l’eau bouillante, elles ont froid et se retransforment en eau liquide, puis elles
se retransforment en vapeur.
- Voyez-vous la vapeur d’eau dans la classe ? non, elle est invisible, c’est un gaz
- D’où viennent les gouttes sur le bord du récipient, à l’intérieur ? c’est la vapeur qui se retransforme
en eau au contact du froid, comme la buée dans la salle de bain. C’est la condensation.
- A votre avis, de quoi sont faites les grosses bulles dans l’eau ? de l’air
- Non, on dirait des bulles d’air, mais ce sont des bulles de vapeur d’eau qui se forment et qui vont partir.
Les bulles d’air sont les toutes petites bulles qu’on voit au début de l’expérience au fond du récipient.
- Quand le thermomètre est à 102°C, comment est l’eau dans le récipient ? elle bout
Avec un stylo feutre, vous allez relier tous les niveaux indiqués par vos thermomètres.
- Que remarquez-vous ? ça monte, puis c’est plat, horizontal. On appelle cela un palier, comme un palier
dans les escaliers, les escaliers montent et après c’est plat. Pendant tout le temps de l’ébullition, on a un palier
de température, le thermomètre ne monte plus.
Individuel écrit
On va compléter la fiche d’expérience :
4) observations élaborées en commun et écrites au tableau
5) conclusion : votre hypothèse était-elle juste ou pas ? chacun remplit selon son hypothèse de départ.
Remarque
On va lire la température indiquée par le thermomètre : 102°C
Ca n’a pas changé, l’eau bout toujours.
Synthèse écrite dans cahier de sciences
Elaborer la synthèse avec les élèves et leur proposer un schéma au tableau.