L'eau dans tous ses états

Discipline
Vivant, matière, objets
Niveaux
CE1.
Auteur
T. BUCAILLE
Objectif
- Identifier les trois états de la matière et observer des changements d'états.
- Identifier un changement d'état de l'eau dans un phénomène de la vie quotidienne.
Relation avec les programmes

Cycle 2 - Programme 2016

  • Identifier les trois états de la matière et observer des changements d'états.
  • Identifier un changement d'état de l'eau dans un phénomène de la vie quotidienne.
Dates
Créée le 04 octobre 2017
Modifiée le 04 décembre 2017
Statistiques
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21 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

- Connaitre les noms des états de l'eau (solide, liquide, phase gazeuse)
- Connaitre les températures liées aux changements d'état
- Identifier les outils permettant les changements d'état en conditions normales de température et de pression.

Déroulement des séances

1

Un glaçon... qui ne dure pas longtemps !

Dernière mise à jour le 06 octobre 2017
Discipline / domaine
Vivant, matière, objets
Objectif
- Identifier un changement d'état de l'eau dans un phénomène de la vie quotidienne.
Durée
45 minutes (4 phases)
Matériel
Glaçons, contenants (pots, bocaux, tissus...)

1. Un bien beau glaçon...

collectif | 5 min. | découverte

Présentation de la situation-problème : le maitre a fait des glaçons pendant le weekend chez lui et a voulu en apporter aux enfants. Les enfants observent le bocal qui a été apporté par le maitre : celui ne contient que de l'eau !

Selon vous, que s'est-il passé ?

il a fondu, il a disparu, il s'est transformé...

Si l'élément n'est pas évoqué, qualifier le glaçon : c'est de l'eau liquide qui a été mise au congélateur/freezer et qui est devenue solide (=un glaçon).

Le maitre questionne les élèves : s'il a fondu, à cause de quoi a-t-il fondu ?

il fait trop chaud, il n'a pas été protégé de la chaleur (glacière...)

2. Garder son glaçon le plus longtemps possible.

individuel | 5 min. | recherche

Présentation de la situation-problème : sans glacière, comment garder mon glaçon solide le plus longtemps possible ?

Proposer une expérience qui permette de garder son glaçon intègre le plus longtemps possible. Ils peuvent dessiner, faire des schémas, écrire des mots, des textes... (cahier d'expériences ?)

Préciser que le matériel utilisé pour les expériences doit être du matériel facile à trouver dans l'école et qu'on ne peut pas utiliser ni congélateur, ni glaciaire...

A ce stade, le matériel utilisable n'est pas visible des élèves, afin de ne pas influencer les protocoles imaginés.

Toutes les expériences doivent être encouragées, même celles qui semblent vouées à l'échec. D'autre part, des écueils techniques ne doivent pas constituer des freins à l'expérimentation (les élèves peuvent placer leurs récipients dehors, sous la surveillance du maitre, par exemple...)

3. Expérimentations

individuel | 25 min. | recherche

Les élèves préparent leurs expériences avec le matériel fourni.

On définit ensemble les règles du jeu : un glaçon fondu est un glaçon qui s'est complètement transformé en eau liquide... On peut éventuellement chronométrer l'expérience...

Les élèves vont chercher les glaçons dans le freezer de l'école : on peut constater que le réfrigérateur/freezer produisent du froid.

Les élèves placent leur glaçon dans le dispositif imaginé et attendent...

Au bout de quelques minutes, les élèves peuvent aller observer les expériences en cours de leurs camarades.

4. Qui a gagné ?

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Retour sur les expériences : quelles sont celles qui ont duré le moins longtemps ?

Les brouillons présentant les protocoles sont affichés et comparés : les expériences permettant le gain du jeu sont isolées... Qu'est-ce qui a permis de gagner ?

Les expériences qui ont duré le moins longtemps sont celles où :

les élèves ont manipulé le glaçon

le glaçon a été en contact important avec un élément qui l'a réchauffé (de l'eau liquide...)

Le maitre prend en note au tableau les réponses des élèves.

Il est possible de conserver une trace des expériences menées : photos, vidéos...

Il peut être intéresser de filmer en time-lapse la fonte d'un glaçon. Cette vidéo pourra être reprise lors de la séance suivante.

Trace écrite possible :

Le glaçon qui est resté le plus longtemps est celui qui a été laissé à l'air libre, sans être manipulé.

2

A quelle température se forme un glaçon ?

Dernière mise à jour le 04 décembre 2017
Discipline / domaine
Vivant, matière, objets
Objectif
- Identifier les trois états de la matière et observer des changements d'états.
- Identifier un changement d'état de l'eau dans un phénomène de la vie quotidienne.
Durée
45 minutes (4 phases)
Matériel
petits récipients (tubes à essai), thermomètres, cristallisoir ou équivalent, mélange réfrigérant (glace pilée+gros sel).
Idéalement, on utilisera de la glace pilée (à défaut des glaçons) : des sachets tout prêts pour fabriquer de la glace pilée sont vendus en grande surface. Sinon, la glace pilée peut être récupérée à la sortie d'une patinoire ou auprès d'une poissonnerie (attention aux odeurs !)
Informations théoriques
L'eau liquide se solidifie aux environs de 0°C.

1. Pour mémoire...

collectif | 5 min. | évaluation

Le maitre propose une vidéo accélérée de la fusion d'un glaçon (internet ou réalisée par l'enseignant la séance précédente), par exemple : https://youtu.be/9-VWV5koNlA

Redire ce qui a été vu la séance précédente : le glaçon, s'il est laissé hors du congélateur, va fondre, selon un temps déterminé par les conditions dans lesquelles il est conservé.

2. Vérifier à quelle température l'eau se transforme en glaçon...

individuel | 5 min. | recherche

Présentation de la situation problème : fabriquer de l'eau solide sans congélateur

Pouvez-vous me dire à quelle température se solidifie l'eau liquide ? Comment faire pour le vérifier ?

Les élèves imaginent des expériences permettant de refroidir de l'eau liquide suffisamment pour la solidifier.

Là encore, on n'utilise que le matériel "réaliste". Le matériel contenant l'eau liquide est présenté aux élèves (un tube à essai individuel contenant de l'eau)

3. Expérimentation

individuel | 25 min. | recherche

Les élèves font part de leurs propositions (dessins, textes).

Il faut refroidir le tube à essai avec d'autres glaçons...

Le maitre présente le mélange réfrigérant (contrairement aux expériences menées la séance précédente, le mélange glace pilée+gros sel est une réaction endothermique : elle absorbe la chaleur de l'eau). Un thermomètre peut être placé dans le cristallisoir contenant le mélange.

Les élèves placent leurs tubes contenant de l'eau liquide dans le mélange. un thermomètre peut être placé dans l'un des tubes.

Ils observent le phénomène de solidification. Il faut éviter de manipuler les tubes lors du changement d'état.

4. L'eau se solidifie à...

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

A quelle température l'eau s'est-elle transformée en glace ?

Autour de 0°C.

Trace écrite possible :

L'eau liquide devient un glaçon (eau solide) vers 0°C.

 

3

De l'eau liquide... à l'eau gazeuse !

Dernière mise à jour le 06 octobre 2017
Discipline / domaine
Vivant, matière, objets
Objectif
- Identifier les trois états de la matière et observer des changements d'états.
- Identifier un changement d'état de l'eau dans un phénomène de la vie quotidienne.
Durée
45 minutes (5 phases)
Matériel
Bouilloire électrique (si possible transparente), thermomètre résistant à une température importante (très supérieure à 100°C)
Informations théoriques
L'eau bout et devient gazeuse un peu en-dessous de 100°C en CNTP.
Remarques
Sureté, sécurité : l'eau bouillante dégage de l'eau sous forme de vapeur dont le contact peut entrainer de sévères brulures. On prendra les précautions nécessaires (éloignement des élèves, port du gants pour le maitre...)

1. De la solidification...

collectif | 5 min. | réinvestissement

Rappel du travail mené en séance précédente : on peut revoir l'expérience filmée la fois précédente...

A quelle température l'eau passe-t-elle de l'état liquide à l'état solide ?

A environ 0°C.

2. ... à la vaporisation !

individuel | 5 min. | recherche

Présentation de la situation-problème : le maitre a connu une nouvelle mésaventure : l'eau de sa bouilloire, qu'il avait laissée allumée, est partie !

Que s'est-il passé ?

Elle a disparu, elle s'est envolée, "évaporée"...

L'eau liquide s'est transformée en vapeur d'eau. Comment va-t-on vérifier qu'elle s'est vaporisée ?

Remettre de l'eau à bouillir et regarder ce qui se passe.

3. La bouilloire en action

collectif | 15 min. | recherche

Si possible, on utilisera une bouilloire transparente et avec indicateur de température (à défaut, on utilisera un thermomètre supportant une température très supérieure à 100°C).

Le maitre met en marche la bouilloire.

Tout en suivant l'augmentation de température, les élèves notent les changements visibles (petites bulles, puis petits bouillons, gros bouillons...) ou audibles (sifflements, bouillonnements...)

Au moment de la vaporisation, on constate : dégagement d'eau liquide sous forme de micro-gouttelettes au dessus de la bouilloire + eau gazeuse invisible.

Les élèves dessinent ce qu'ils observent dans les deux phases : eau liquide+bouillons en-dessous, eau sous forme gazeuse+liquide sous forme de gouttelettes au-dessus...

Il convient de clarifier si besoin la distinction entre "eau gazeuse" et "eau à l'état gazeux". Les élèves peuvent confondre, de par l'usage courant des termes "eau gazeuse", l'eau pétillante et l'eau en phase gazeuse...

4. Et l'eau bout à...

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Qu'avez-vous observé ? Quelle est la température de vaporisation de l'eau ?

Environ 100°C.

Trace écrite possible :

L'eau liquide bout à environ 100°C. Elle se transforme en gaz (invisible)

 

5. Trace écrite finale

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Un tableau présentant les états de l'eau peut être dressé :

0°C 100°C
eau solide (glaçon)eau liquideeau sous forme gazeuse (vapeur d'eau)

 

Ce tableau peut être accompagné d'illustrations ou de liens renvoyant vers les vidéos des expériences menées en classe (qrcodes...)