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Dossier AIR CRPE Oui

Bonjour,voici quelques modestes "manips"qui ont suscité de l'intérêt auprès d'élèves de CP, elles reprennent des propositions antérieures :- provoquer la fermeture d'une fenêtre entrebâillée en ouvrant brusquement la porte de la classe; - serrer dans une main, au niveau des deux anses, un sac en plastique de faible épaisseur et faire glisser la main pour atteindre le fond, l'air emprisonné est très visible. Ceci est à rapprocher de ce qui se produit quand on pousse le piston d'une seringue "remplie d'air": ouverte à l'embout, bouchée, relâchant l'air dans de l'eau; - prendre deux verres en "plastique" transparent, percer le fond de l'un des deux, retourner les deux verres sur un cristallisoir (qui a l'avantage d'être transparent)contenant de l'eau colorée, les enfoncer) ...etc ;- un peu plus délicat mais très apprécié des élèves :- faire un parachute en papier fin et 6 à 8 fils collés avec très peu de scotch qui sont attachés à un très petit "poids". Il faut que le tout soit le plus léger possible(ceci est indispensable si on veut tenter l'ascension provoquée par de l'air chaud (plaque chauffante) qui enthousiasme les élèves, cf parapente)- après avoir montré la pompe à bicyclette, l'utiliser pour gonfler un ballon de baudruche ou équivalent; coller un petit anneau sur celui-ci dans lequel on passe au moins 2 mètres de fil de nylon tendu; la sortie de l'air du ballon le propulse brièvement.

stabilisation de la température de l'eau Oui

Pour que vous observiez la même température dans le liquide et l'air ambiant,il faut que rien d'autre ne perturbe l'ensemble( système dit "isolé" en science). Par exemple l'évaporation ou un courant d'air empêchent d'atteindre l'état dit "d'équilibre" (en terme scientifique). Je vous propose de faire l'expérience suivante : mettez le récipient d'eau chaude (avec un thermomètre au travers du bouchon)dans une glaciaire de camping en polystyrène dans laquelle vous placerez le même type de thermomètre (ou si possible par un trou dans la boîte). Suivez patiemment l'évolution des températures. Si vous atteignez la même température dans le récipient et la boîte vous pourrez dire que le "système a atteint un état d'équilibre" .Vous pourrez faire la même expérience avec de l'eau et des glaçons dans le récipient intérieur.

rouille Oui

Bonjour,

Je vous propose une expérience destinée à montrer que la rouille se forme au contact de l'air et de l'eau.
- de la limaille de fer est déposée en petite quantité sur quatre languettes de papier filtre. Chacune d'elles est glissée dans un tube à essais dont le diamètre permet à la languette de rester "coincée".

- 1. La languette L1 est conservée dans le tube ouvert à l'air .
- 2. Le tube qui contient la languette L2 est incliné sur une coupelle qui contient de l'eau. L'immersion de son ouverture doit être partielle pour conserver une entrée d'air. La languette doit s'imprégner d'eau par capillarité.
- 3. L'extrémité du tube de la languette L3 est totalement immergée dans l'eau. Avec des volumes pas trop grands, on arrive à montrer quand le tube est mis vertical, que le niveau d'eau y est plus élevé que dans la coupelle, ce qui montre l'absorption d'air (dioxygène).
- 4. On reprend l'expérience 3. avec de l'eau salée.

Bonne manip,

rouille Oui

Bonjour,
Je vais seulement me permettre d'ajouter quelques précisions et commentaires aux réponses déjà faites. Sans entrer dans le détail des réactions d'oxydo-réductions qui créent la rouille, on peut justifier la nécessité du dioxygène de l'air et de l'eau, par le fait que la formation initiale des oxydes (principalement Fe2O3) commence par celle d'hydroxydes de fer (Fe(0H)2).L'eau est donc indispensable. On peut noter que ces réactions au contact de l'eau de mer sont plus rapides car les ions du chlorure de sodium favorisent la conduction. Sans aller jusqu'à cette notion, il est facile dans le cadre d'une manip de lamap de faire comparer les oxydations de deux lames de fer identiques, dans l'eau ordinaire et l'eau salée.
Une dernière remarque: la rouille est un mélange d'oxydes et d'hydroxydes, composés qui donnent une couche poreuse qui non seulement ne protège pas le métal mais facilite la poursuite de son oxydation. Une protection consiste à isoler le métal avec une couche de peinture antirouille. Là où cette couche s'altèrera, la rouille reprendra. C'est la raison pour laquelle plusieurs produits antirouille contiennent un agent tensioactif qui permet une pénétration dans les interstices de la rouille et retarde efficacement la reprise de l'oxydation. Une comparaison entre la rouille et l'alumine Al2O3
peut être un bon complément pour les élèves.
bien cordialement

Matérialisation de l'air - test de la bouteille évidée plongée dans de l'eau Oui

Tout a été dit. Je n'aurai qu'une suggestion à faire pour préciser la question de l'entrée de l'eau par des "trous": placer une "feuille" de pâte à modeler au fond du récipient contenant l'eau et y enfoncer le fond découpé de la bouteille pour obtenir une étanchéité.
JC Chottard

comment montrer en classe de cm1 qu'une eau est potable ou non ? Oui

Il ne sera pas possible de "montrer" que l'eau est potable. A ce sujet, nous prenons bien soin lorsque nous faisons "transformer de l'eau sale en eau propre" à des élèves de CP/CE1 de préciser que l'eau ainsi "nettoyée" n'est pas potable. Peut-être faudrait-il aborder la notion de bactérie, de microorganisme non visible à l'oeil. Ceci doit pouvoir se faire avec beaucoup de simplification. Je crois qu'il serait utile de contacter l'Agence de Bassin de votre Région. Ils vous communiqueront la liste des étapes utilisées pour préparer l'eau potable locale : les filtrations, les traitements à l'ozone ou à l'hypochlorite de sodium ou au rayonnement UV. Ce sujet est d'autant plus d'actualité que de nombreux Maires font étiqueter "non potable" l'eau des fontaines de leur village pour se mettre à l'abri d'éventuelles poursuites.
JC Chottard

air pesant Oui

Plusieurs collègues ont clairement expliqué le phénomène observé. Je me centrerai donc sur le souhait d'explication aux élèves. Je ne connais pas leur niveau. Je pense que pour beaucoup d'entre eux la "poussée d'Archimède" est familière, sinon comprise, pour un corps flottant. Je pense aussi qu'ils n'ont probablement pas réalisé qu'elle s'applique à tout fluide, liquide ou gazeux, que le corps soit plongé en tout ou partie dans le fluide. Je ferais donc le parallèle. Je suggère que la poussée d'Archimède soit revue avec une petite bouteille d'eau, plus ou moins remplie, flottant sur de l'eau. Je passerais ensuite au ballon de baudruche gonflé d'air qui est l'objet de la question. Je terminerais sur l'explication faisant intervenir les masses volumiques de l'objet et du fluide (selon le niveau des élèves) et je présenterais pour finir les montgolfières (gaz chaud de combustion) et les dirigeables (gaz moins dense que l'air : hydrogène !, hélium).

Bulles qui n'éclatent pas ! Pourquoi ? Oui

Au cas où vous pourriez parler de formule chimique simple, de groupe OH,je suggère de faire la même expérience avec deux composés qui pourraient être comparés à la glycérine : l'éthanol puis le glycol.
Je ne sais pas ce qu'utilisent ceux qui font de très grosses bulles déformables lors des fêtes de rue.

Nanomatériaux Oui

Pour des élèves n'ayant pas de notions de structure atomique, je me limiterais à introduire les nano-matériaux. J'essaierais de faire "découvrir" des surfaces extrêmement fines qui conservent une cohésion : bulles de savon, mine de crayon étalée sur une feuille sous forme d'une couche de plus en plus fine, structures bio-minérales (internet). Un ouvrage de Moret (je ne connais plus le prénom)traite des nanosciences pour les enseignants.

notions de perméabilité / absorption au cycle 2 Oui

Bonjour,
Arrivant après mes collègues, je ne ferai qu'une suggestions.
Distinguer l'imperméabilité - due à un matériau sous forme d'une feuille "totalement" imperméable : l'imperméable en "caoutchouc", en "polymère, l'imperméable des marins (remarque : dans lesquels on est mouillé par sa propre évaporation en cas d'effort ; d'où la notion de passage de l'eau dans les deux sens), - de celle obtenue par un matériau, non imperméable (non hydrophobe) par lui-même (cf les anciennes gabardines) tissé de façon de plus en plus serrée , puis de ces mêmes tissus enduits d'une couche de matériau hydrophobe, mais laissant assez de trous pour que s'échappe l'évaporation de notre corps ("Goretex").
Bonne réussite.

maquette cycle de l'eau Oui

Je prendrais un grand aquarium à fond métallique.Je le retournerais. Je séparerais avec une plaquette de bois le volume en deux parties EN LAISSANT UN ESPACE LIBRE DE 10 cm avec le fond (aquarium retourné).Une moitié de l'aquarium génèrera de la vapeur, l'autre la condensera. Pour la création de vapeur il suffirait de chauffer de l'eau avec une plaque chauffante ou un serpentin de camping. Pour la condensation il suffirait de placer sur la moitié "pluie" soit de la glace dans un sac, soit d'utiliser une plaque que l'on place dans les "glacières" de pique-nique. La vapeur créée dans le premier compartiment devrait "passer" dans le second grâce à l'ouverture et se condenser sur le fond froid.
Bonne réussite !

Comment faire voler longtemps ou loin un objet? Oui

Dans les années fin 40-début 50 du vingtième siècle !!!!!!!!!!! on trouvait dans le commerce ou on pouvait monter soi-même des avions constitués ainsi : - une structure de baguettes de bois très fines, collées pour le fuselage et les ailes - recouverte de gaze (type gaze de pansement) enduite d'une couche de peinture pour obstruer les trous du tissu et donner un minimum de rigidité - le fuselage mesurait au moins 30 cm - seul l'hélice était en bois plein et la propulsion était assurée par un élastique circulaire tendu entre la queue et l'hélice, que l'on torsadait autant que possible. Je pense qu'une construction semblable est réalisable avec les solutions d'aujourd'hui : fil métallique ou fibre de carbone, gaze enduite d'un polymère en suspension qui se rigidifie (utilisée pour les "plâtres" légers),... Je peux assurer que la version ancienne volait "bien"... Bonne réussite !

La reproduction chez l'homme Oui

Je n'ai pas de compétence sérieuse en biologie et aucune expérience pédagogique dans le domaine concerné, en particulier au niveau CM2. Je ne propose donc qu'une réflexion personnelle. Je pense qu'il est fondamental que les élèves réalisent l'immense diversité des solutions que l'évolution a apporté à un même problème vital pour les différentes espèces dans leurs différents milieux. La reproduction est un exemple qui doit permettre de montrer cela. De la fécondation chez les plantes conduisant à la graine qui germe (facile à voir en classe)- à la fécondation des oeufs des poissons (question du nombre élevé pour compenser la dispersion) - à la fécondation de l'oeuf pondu et couvé (familier) - à la fécondation chez les mammifères (oeuf "intérieur") suivie de la naissance du petit animal. La reproduction de l'Homme est un cas parmi les autres.
Cette réflexion est peut-être "à côté" du but que vous poursuivez. Je pense que situer l'Homme dans la Nature est important quand on voit diffuser des ouvrages sur le "dessein intelligent".

montgolfiere Oui

Bonsoir, il n'est pas aisé de vous aider en n'ayant aucune information concrète sur votre expérience (volume, poids de votre "ballon", type et nombre de bougies, installation pour l'envol...). Il y a deux questions distinctes : l'envol et le maintien en vol.
Pour l'envol il faut une quantité suffisante de gaz chaud qui entre dans le ballon. Je pense que des bougies sont insuffisantes. Une lampe à pétrole, ou une lampe "Pigeon" seraient plus efficaces car la quantité de gaz chaud (dioxyde de carbone mais aussi hydrocarbures non totalement brûlés...)serait plus grande et canalisée par le tube de verre que l'on pourrait mettre très près de l'entrée du ballon. Une petite bouteille de camping-gaz ferait l'affaire à condition d'avoir un petit brûleur (je ne sais pas si on trouve encore de petits chalumeaux utilisant ces bouteilles). Un sèche-cheveux ancien pourrait convenir, par exemple un Moulinex des années 60 qui peut permettre d'avoir un débit relativement faible d'air très chaud (aujourd'hui impossible car le chauffage se coupe par sécurité) .
Dans tous les cas il restera à canaliser l'air chaud pour ne pas chauffer aussi l'extérieur du ballon.
Pour le maintien en vol, le point est le poids de la nacelle transportée,par rapport à la force ascensionnelle de la Mongolfière. Si le ballon peut porter la nacelle avec une ou plusieurs bougies allumées, il semble possible de maintenir le vol.
Bon envol !

Solubilité et miscibilité Oui

La dissolution correspond à la formation d'une solution lors de l'absorption d'un gaz ou du mélange d'un solide avec un liquide. Par exemple, on dissout du dioxygène ou du dioxyde de carbone dans l'eau, on dissout du chlorure de sodium dans l'eau.
La miscibilité correspond au mélange de deux corps pour donner un mélange homogène, cette notion est essentiellement utilisée pour les liquides. Par exemple l'alcool et l'eau sont miscibles. Cependant on peut trouver dans les textes scientifiques "on dissout 10 mL d'éthanol dans le volume d'eau nécessaire pour préparer 100 mL de solution".
Dissolution et miscibilité sont  des notions fondées sur l'observation (ancienne) des phénomènes et non sur leur aspect moléculaire. Ainsi :

  • la dissolution du dioxygène dans l'eau, ne modifie en rien la molécule de dioxygène ;
  • la dissolution du dioxyde de carbone (anhydride carbonique) dans l'eau conduit à la transformation partielle du gaz. Il y a établissement d'un équilibre entre le gaz dissous (inchangé) et les acides carbonique et  hydrogénocarbonique ("bicarbonate") formés par réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau (question souvent abordée dans le cadre de La main à la pâte ; préparation à domicile d'eau gazeuse ayant une légère saveur acide) ;
  • la dissolution du saccharose dans l'eau (comme "le sucre dans le café") résulte de la dissociation par l'eau de l'assemblage des molécules associées les unes aux autres à l'état solide. Celles-ci se retrouvent inchangées en solution ;
  • la dissolution du chlorure de sodium  dans l'eau ("le sel de cuisine dans l'eau") résulte aussi de la dissociation par l'eau de l'édifice cristallin. Dans ce cas le solide existait par l'association d'ions chlorure (anion) et sodium (cation) et l'eau rompt cette interaction électrostatique en interagissant pour son propre compte avec les ions séparés ;
  • la miscibilité de l'eau et de l'alcool est due au fait que les molécules de ces deux corps présentent assez d'interactions qui les associent entre elles en solution. Les molécules restent inchangées. Un mélange d'eau et d'essence F donnerait deux couches (deux phases) car les molécules d'eau et les molécules d'hydrocarbure ne peuvent pas donner d'interactions qui les asocieraient. Ce sont des liquides non miscibles.
Une substance entièrement dissoute peut-elle être visible à l\'oeil nu ? Oui

Une substance est dissoute dans un liquide, le solvant, quand la solution obtenue est homogène.
On ne voit donc pas la substance dissoute.
La question de la couleur est différente.
Si la substance que l'on dissout est colorée, un bon exemple est celui du permanganate de potassium d'un violet intense, la solution (homogène, limpide) sera violette, car la couleur est une propriété propre à la substance, due à l'interaction de celle-ci avec la lumière, qu'il s'agisse de cristaux ou de la substance dissoute.

Transparence des liquides Oui

Transparent et translucide ne sont pas des informations quantifiables, que l'on peut chiffrer. "Un milieu à travers lequel les objets sont visibles avec netteté est dit transparent ; un milieu à travers lequel la lumière passe, mais les objets ne sont pas visibles avec netteté est dit translucide". Ceci correspond à deux modes distincts de cheminement de la lumière:  transmission par réfraction pour le milieu transparent et transmission diffuse pour le milieu translucide. Ces deux informations ne peuvent être données aux élèves dans ces termes, mais on peut s'appuyer sur des exemples connus. Sont transparents: l'eau pure, le verre, certaines règles en "plastique", l'air sec; sont translucides: l'eau contenant un peu de détergent, le verre dépoli ou la porcelaine, l'air chargé d'un épais brouillard. Les élèves percevront que le fait de voir au travers du milieu dépend de la nature des "obstacles" que rencontre la lumière pour traverser ce milieu (particules à l'origine de la diffusion).
L'huile, comme le verre dépoli, est un milieu qui diffuse la lumière dans toutes les directions, ce qui empêche de discerner les contours d'un objet que l'on regarderait à travers ce milieu. Les élèves peuvent comprendre que la reconnaissance d'une forme est liée à la propagation linéaire de la lumière, qu'ils ont déjà vue par ailleurs, et que la diffusion dans toutes les directions fait perdre l'information .
Dans le cas du sirop, s'ajoute la question de la couleur de la solution.
Si le liquide est coloré, cela signifie que la substance dissoute absorbe une partie de la lumière (c'est peut-être le moment de faire ou refaire l'expérience de dispersion de la lumière par un prisme). Si la substance colorante donne une solution homogène dans l'eau (pas de suspension), par exemple dans le cas du sirop, la solution est transparente. Elle reste transparente tant qu'il n'y a pas de particules en suspension qui diffusent la lumière. Si la quantité de sirop, par exemple vert, devient très importante (forte concentration du sirop dans l'eau), la vision au travers du liquide devient de plus en plus mauvaise, mais cela est dû à la perte de lumière par absorption et pas à la diffusion.

Comment marche la datation au carbone 14 ? Oui

Juste un petit complément à propos de l'expérience proposée par Quentin. Pour l'avoir déjà faite avec des enfants, je me souviens que ce qui les avait étonné était qu'on puisse remonter aussi loin dans le temps (des milliers, voire des millions d'années).
Il faut insister sur le fait que, avec la méthode du carbone 14 (et c'est vrai pour toutes les désintégrations radioactives), la moitié du carbone 14 disparait au bout d'une certaine période de temps, toujours la même.
Au bout d'une période, il reste la moitié du carbone 14, au bout de 2 périodes, il n'en reste qu'un quart, au bout de 3 période, un huitième, puis un seixième, etc.

Dans le cas du carbone 14, la période (on dit aussi "demi-vie") vaut 5 570 ans. Ainsi, tous les 5000 ans environ, la moitié du carbone 14 disparait. C'est en comptant ce qui reste qu'on évalue le nombre de périodes écoulées, et donc l'âge de l'objet.

Pourquoi le glaçon d'huile coule-t-il dans l'huile alors que le glaçon d'eau flotte dans l'eau ? Oui

Peut-être serait il utile de compléter la réponse en ce qui concerne la première partie de l'expérience qui est la compression de l'air dans la seringue, qui ensuite va permettre la détente. La compression de l'air produit de la chaleur, comme chacun a pu le constater en gonflant un pneu de bicyclette avec une pompe "traditionnelle" et en ressentant l'échauffement du corps de pompe.L'expérience de la seringue devrait marcher avec une bonne pompe de vélo. Il peut être intéressant de faire remarquer que compression et détente sont associés à des échanges thermiques opposés.

L'alcool et le pétrole se mélangent-ils ? Oui

La miscibilité dépend de la nature des interactions entre les molécules des liquides concernés. Dans certains cas elles peuvent être très faibles, par exemple entre les hydrocarbures et l'eau. Mais très faibles ne signifie pas nulles.
Ainsi l'eau de Perrier contenait bien des traces de benzène qui n'avaient pas été éliminées. Ceci amène au problème de la préparation d'eau potable à partir d'eau des rivières et de la pollution de celles-ci ainsi que des nappes phréatiques par des pesticides qui sont "insolubles" dans l'eau. On est aussi amené à définir les seuils tolérables.

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