La matière (eau) : état et changement d'état

Discipline
Sciences expérimentales et technologie
Niveaux
CE2, CM1, CM2.
Auteur
M. VIDAL
Objectif
Connaître les différents états de l'eau et les paramètres qui influent sur le passage de l'un à l'autre.
Etudier plus spécifiquement le cas de l'évaporation.
BO n°1 du 5 janvier 2012 :
- Connaître les trois états physiques de l'eau.
- Mettre en évidence les caractéristiques de différents états physiques observés.
- Isoler des paramètres intervenant dans l'évaporation (température, surface libre, ventilation ...)
Socle
  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
  • Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral
  • La matière

Déroulement des séances

1

Les états physiques de l'eau

Dernière mise à jour le 18 March 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
Connaître les 3 états de l'eau et leurs caractéristiques.
Pouvoir citer des exemples pour chacun des 3 états
Durée
30 minutes (2 phases)
Informations théoriques
Vocabulaire : état physique, matière, solide, liquide, gazeux.

1. Représentations initiales

collectif | 5 min. | découverte

Question posée au groupe classe : "Où trouve-t-on de l'eau ?"

Lister les réponses au tableau.

(Relancer les élèves pour arriver à avoir au tableau au moins un d'exemple de chacun des 3 états).

2. Bilan

collectif | 25 min. | mise en commun / institutionnalisation

Question posée au groupe classe :"Est-ce la même eau ?", "Qu'est- ce qu'il y a comme différences ?"

Collectivement, on arrivera à la conclusion suivante :

L'eau possède trois états :

- l'état solide,

- l'état liquide,

- l'état gazeux

2

Passage de l'état solide à l'état liquide (et inversement)

Dernière mise à jour le 20 March 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
Connaître les phénomènes de fusion et de solidification.
Connaître les facteurs liés à ces changement d'état.
Durée
45 minutes (2 phases)
Matériel
- Un récipient pouvant contenir de l'eau,
- Un congélateur
- Un glaçon
- De l'eau
Informations théoriques
Vocabulaire : fusion, solidification.

1. Expérimentations

groupes de 6 | 40 min. | recherche

Séparer la classe en groupe.

Demander à plusieurs groupes (représentant la 1/2 de la classe) de réfléchir ensemble à un protocole d'expérience pour expliquer le passage de l'état solide à l'état liquide.

Demander aux groupes restant (représentant l'autre 1/2 de la classe) de faire de même pour expliquer le passage de l'état liquide à l'état solide.

Préciser qu'ils doivent trouver le phénomène permettant le passage de ces deux états.

Discussion collective pour valider ou non les protocoles. En choisir un pour chaque changement d'état facilement réalisable à l'école.

Exemple :

Etat liquide (solidification) état solide : protocole d'expérience : On prélève dans un récipient de l'eau venant du robinet. On place le récipient dans le congélateur. On attend puis on découvre le résultat.

Etat solide (fusion) état liquide : protocole d'expérience : On prend un glaçon puis on le laisse à l'air libre dans la classe. On attend puis on découvre le résultat.

2. Bilan

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Après discussions collectives autour des résultats des expériences, on peut conclure avec les élèves que :

Le passage de l'état liquide à l'état solide se fait en refroidissant. Le phénomène s'appelle la solidification.

Le passage de l'état solide à l'état liquide se fait en chauffant. Le phénomène s'appelle la fusion.

3

Passage de l'état liquide à l'état gazeux (et inversement)

Dernière mise à jour le 20 March 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
Connaître les phénomènes d'évaporation et de condensation.
Connaître les facteurs liés à ces changements d'état.
Durée
45 minutes (2 phases)
Informations théoriques
Vocabulaire : évaporation, condensation

1. Expérimentations

groupes de 6 | 40 min. | recherche

Séparer la classe en groupe.

Demander à plusieurs groupes (représentant la 1/2 de la classe) de réfléchir ensemble à un protocole d'expérience pour expliquer le passage de l'état liquide à l'état gazeux.

Demander aux groupes restant (représentant l'autre 1/2 de la classe) de faire de même pour expliquer le passage de l'état gazeux à l'état liquide.

Préciser qu'ils doivent trouver un phénomène permettant le passage de ces deux états.

Discussion collective pour valider ou non les protocoles. En choisir un pour chaque changement d'état facilement réalisable à l'école.

Exemple :

Etat liquide (évaporation) à l'état gazeux : protocole d'expérience : On peut utiliser une plaque chauffante et faire chauffer de l'eau. Si vous n'avez pas l'autorisation hiérarchique d'utiliser un tel matériel dans la classe, présentez l'expérience en photo.

Etat gazeux (condensation) à l'état liquide : protocole d'expérience :  présentez l'expérience en photo.

2. Bilan

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Après discussions collectives autour des résultats des expériences, on peut conclure avec les élèves que :

Le passage de l'état liquide à l'état gazeux se fait en chauffant. Le phénomène s'appelle l'évaporation.

Le passage de l'état gazeux à l'état liquide se fait en refroidissant. Le phénomène s'appelle la condensation.

4

Le cas de l'évaporation

Dernière mise à jour le 16 April 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
- Isoler des paramètres intervenant dans l’évaporation (température, surface libre, ventilation…).
Durée
135 minutes (3 phases)

1. Qu’est-ce qui fait évaporer l’eau plus vite ?

collectif | 45 min. | recherche

Rappel de la dernière séance :
- quelle était la question ?
- quelle était la réponse ?
- quelle expérience avons-nous faite ?
Rappel de la synthèse à l’aide d’un schéma dessiné au tableau.

1er débat : Est-ce que l’eau s’évapore aussi sans plaque chauffante ?

La question qu’on va se poser aujourd’hui est de savoir si l’eau s’évapore aussi sans plaque chauffante, dans la nature par exemple.
- oui, avec le soleil
- non, dans la nature , l’eau est froide
Qui pense que oui, qui pense que non : levez la main. Faire argumenter les réponses.

Proposer une petite expérience toute simple avec l’éponge sèche du tableau :
Regardez l’éponge, elle est comment ? sèche
Je vais la mouiller et j’essuie le tableau : que va-t-il se passer ? ça va sécher, l’eau va s’évaporer
Le tableau sèche. Comment sera l’éponge demain ? elle sera à nouveau sèche, l’eau va s’évaporer
Dans la nature, où va l’eau des flaques d’eau ? elle s’évapore, ça fait des nuages
Est-ce que vous pensez toujours la même chose pour le oui et pour le non, est-ce que l’eau s’évapore aussi sans plaque chauffante ?
- elle s’évapore aussi, mais on ne la voit pas, c’est comme quand on grandit, on ne le voit pas tout de suite, on le voit au bout de plusieurs mois.
Oui, un peu comme les aiguilles de la pendule.

2. 2ème question : Qu’est-ce qui fait évaporer l’eau plus vite ?

collectif | 45 min. | recherche

On va maintenant essayer de réfléchir à ce qui fait s’évaporer l’eau plus vite.

Est-ce que c’est possible de faire évaporer l’eau plus vite, comment peut-on faire ? (dans un deuxième temps on peut dire faire sécher plus vite afin d’induire d’autres réponses, faire le lien avec les situations du quotidien…)

Lister les réponses des élèves en éliminant par la discussion celles qui ne répondent pas à la question (exemple : essuyer l’eau s’évaporer ça veut dire que l’eau part sous forme de vapeur dans l’air, pas dans une serviette…)

Une fois que les réponses ont été listées, en déduire le critère commun et l’écrire à côté , selon la démarche cidessous :

X La maîtresse fait une croix rouge devant les réponses prenant en compte la chaleur et fait trouver le facteur « chaleur » par les élèves en leur demandant de réfléchir à ce qui est commun aux mots qui ont la croix rouge ; Procéder de la même manière pour les autres facteurs :

(Présentation dans un tableau au tableau)

Les réponses (facteurs)

Le feu (la chaleur)

Le soleil (la chaleur et la lumière)

Le radiateur (la chaleur)

La lumière (la lumière)

Le sèche-cheveux (le vent)

Le sèche-mains (le vent)

Le sèche-linge (le vent)

Le linge étendu (la surface)

Si on en met moins ça s'évapore plus vite (la quantité)

3. Les expériences

collectif | 45 min. | recherche

Quelles expériences pour prouver… ?

Maintenant on va réfléchir à quelles expériences on pourrait faire pour prouver tout ça. Il y a 5 idées à tester, vous êtes 5 groupes, donc chaque groupe préparera une expérience. Mais avant on va y réfléchir tous ensemble oralement pour vous aider un peu.


- la chaleur 1 pot sur radiateur, l’autre sur une table
- la lumière 1 pot dans le noir, 1 autre dans la classe
- le vent ventilateur
- la surface du linge plié, du linge en boule, du linge étendu ; ou une grande barquette et un petit pot
- la quantité plus d’eau, moins d’eau dans une bouteille

Mise en place des expériences.

Bilan des expériences.

5

Trace écrite

Dernière mise à jour le 16 April 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
Institutionnalisation des connaissances
Durée
45 minutes (1 phases)

1. Trace écrite

collectif | 45 min. | mise en commun / institutionnalisation

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6

Evaluation

Dernière mise à jour le 16 April 2013
Discipline / domaine
Sciences expérimentales et technologie
Objectif
Contrôle des connaissances
Durée
45 minutes (1 phases)

1. Evaluation

collectif | 45 min. | évaluation

Voir pièce jointe