Etats et changements d'états de l'eau

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
S. BROQUET
Objectif
- Savoir que les changements d’état de l’eau se font à température fixe (0°C et 100°C sous la pression atmosphérique normale).
- Découvrir qu’une masse d’eau solide occupe un volume plus important que la même masse d’eau liquide.
- Maîtriser le vocabulaire suivant : vaporisation, liquéfaction, fusion, solidification.
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer
  • Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté
  • La matière : principales caractéristiques, états et transformations ; propriétés physiques et chimiques de la matière et des matériaux ; comportement électrique, interactions avec la lumière
Dates
Créée le 05 mars 2015
Modifiée le 05 mars 2015
Statistiques
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Licence
CC-BYLicence Creative Commons : Paternité ?.

Déroulement des séances

1

Les différents états de l'eau

Dernière mise à jour le 05 mars 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Connaître les trois états physiques de l’eau.
Durée
50 minutes (5 phases)
Matériel
Cahier du petit chercheur
TNI
interneet pour l'accès au site de francetv.fr
Informations théoriques
L'eau existe dans la nature sous 3 formes: liquide, solide et gazeux
Remarques
préciser aux élèves que l'état gazeux est invisible et que la vapeur d'eau est visible car l'eau à l'état gazeux rencontre une surface froide qui permet d'être vu.

Lire: lire les consignes d'un jeu interactif
dire: formuler ses connaissances et les argumenter/ synthétiser les informations
écrire: écrire ses conceptions de l'eau dans son cahier de recherches/écrire la leçon

1. l'eau : où et sous quelle forme?

individuel | 5 min. | évaluation

évaluation diagnostique des connaissances des élèves.

 

Sur le cahier du petit chercheur scientifique, faire écrire les questions:

où se trouve l'eau et sous quelle forme?

Les élèves noteront leurs connaissances, leurs idées et les souvenirs de ce qu'ils ont vu en CE2.

L'intérêt de cet exercice est de voir le niveau de connaissances qu'ont les élèves.

2. Restitution des idées/connaissances

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

étape 1 :lister les idées des élèves et les écrire sur le TNI dans un cadre d'écriture. Il faudra désolidariser les mots pour la deuxième étape.

réponses attendues : pluie, lac, mer, neige/flocons de neige, brouillard, vapeur d'eau, buée, grèle, glaçon, ...

 

étape 2 : faire émerger (si cela n'a pas été fait) les 3 états et regrouper les formes dans le même groupe

réponses attendues : liquide, solide, gazeux

 

Si des réponses n'ont pas été données, il ne sera pas nécessaire d'aller les demander, le jeu de la phase 3 sert de vérification aux réponses des élèves.

3. Jeu sur les états de l'eau

collectif | 15 min. | réinvestissement

jeu : education.francetv.fr/activite-interactive/l-eau-dans-tous-ses-etats-o10977

 

Il ne sera travaillé que la première phase du jeu, celle où on nous montre les différentes formes de l'eau puis les 3 états.

4. Bilan et écriture de la leçon

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Qu'avons nous retenu et que nous pouvons écrire dans notre leçon?

Titre : Etats et changements d'états de l'eau

1) Les différents états de l'eau

Dans la nature, l'eau existe sous 3 états:

  • l'état liquide (le plus courant) : exemples 
  • l'état solide : exemples
  • l'état gazeux : dans l'air, il y a de l'eau mais elle est invisible

5. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Ecriture de la leçon dictée par les élèves.

2

de l'état liquide à l'état solide

Dernière mise à jour le 05 mars 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Savoir que les changements d’état de l’eau se font à température fixe (0°C et 100°C sous la pression atmosphérique normale).
- Découvrir qu’une masse d’eau solide occupe un volume plus important que la même masse d’eau liquide.
- Maîtriser le vocabulaire suivant : fusion, solidification.
Durée
50 minutes (4 phases)
Matériel
cahier du chercheur
crayon de bois et gomme

exp 1 : saladier / gobelet rempli d'eau/ glaçons/ gros sel / thermomètre
exp 2 : 1 bouteille d'eau congelée/ 1 bouteille d'eau vide / de l'eau/ balance
Informations théoriques
expérience 1 : activité Retz "50 expériences en sciences faciles à réaliser"

Remarques
Il faut prévoir un temps assez long pour la première expérience car la bouteille doit décongeler progressivement. Cette séance doit se faire en 2 étapes

Lire : lire la température sur un thermomètre
dire : expliquer ce qu'on voit lors des expériences et en faire le bilan
écrire : écrire ses hypothèses / dessiner les expériences réalisées pour en garder une trace dans son cahier

1. Question de départ

individuel | 5 min. | recherche

A quelle température l'eau peut-elle passer de l'état liquide à l'état solide et inversement?

certains élèves auront déjà un réponse exacte. Le but de la séance est de vérifier que leur proposition est exacte.

2. Expérience 1

collectif | 15 min. | découverte

"Comment faire de la glace sans congélateur?"

"à partir de quelle température l'eau va-t-elle se mettre à geler?"

Suivre l'expérience proposée par Retz (cf doc joint)

3. expérience 2

collectif | 15 min. | découverte
Augmentation de volume de la glace – conservation de la masse
Présenter une bouteille d'eau minérale remplie d'eau congelée.
« Est-ce que la glace occupe plus de place, un plus grand volume, que l’eau liquide qu’il y avait au départ ? »
 
Prendre une deuxième bouteille et la remplir devant les élèves d'eau en s'arrêtant au même niveau.
Demander aux élèves s'il y a d'après eux une bouteille plus lourde.
Remarque : Bien souvent les élèves associent dur et lourd. Cette situation permet de lutter contre cette représentation pour arriver à montrer que la quantité de matière la masse se conserve lors d'un changement d'état.
- Discussion, proposition de vérification par l'expérience.
- Pesée de la bouteille congelée et d'une bouteille d'eau remplie au même niveau sur une balance Roberval.
- Constatation => Émergence d'un problème, la bouteille d'eau est plus lourde ... Pourquoi ?
- Les élèves donnent leur a vis, le rôle du maître à ce moment consiste à laisser les élèves argumenter, et à confronter leurs idées. Puis amener les élèves à considérer que ce qu'ils argumentent n'est qu'un avis, et qu'il est donc nécessaire de le prouver; Comment ? ... =>
 
Expérience
Repérer le niveau et laisser décongeler. Comparer volume et masse.
 
Cette expérience se fait sur plusieurs moments de la journée. On cherchera à savoir à quelle température l'eau fond. il sera donc intéressant de noter régulièrement les températures jusqu'à disparition totale de la glace.

4. Bilan et écriture de la leçon

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Qu'avons nous remarqué?

 

Trace écrite:

2) Les changements d'états de l'eau

Lorsque la température descend en dessous de 0°C, l'eau liquide gèle et se transforme en glace : c'est la solidification.
Lorsque la température augmente au-dessus de 0.C, la glace fond. L'eau solide se transforme en eau liquide: c'est la fusion.
 
Lorsque l’eau gèle, la glace obtenue occupe un volume plus important que l’eau liquide. Par contre, la masse ne varie pas au cours du changement d’état .
3

de l'état liquide à l'état gazeux

Dernière mise à jour le 05 mars 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Savoir que les changements d’état de l’eau se font à température fixe (0°C et 100°C sous la pression atmosphérique normale).
- Découvrir qu’une masse d’eau solide occupe un volume plus important que la même masse d’eau liquide.
- Maîtriser le vocabulaire suivant : vaporisation, liquéfaction
Durée
45 minutes (5 phases)
Matériel
expérience 1 : casserole, plaque électrique, thermomètre

expérience 2 : eau à ébullition, couvercle de sauteuse (transparent)
Remarques
lire: lire la température d'un thermomètre
dire: expliquer ce qui est observé
écrire: dessiner une expérience sous forme de schéma

1. L'évaporation

individuel | 5 min. | recherche

Dans le cahier de recherche, répondre aux questions:

1) Que devient l’eau du linge qui sèche ?

2) Que se passe-t-il si l’on chauffe une casserole pleine d’eau pendant longtemps ?

2. Conceptions des élèves

collectif | 10 min. | découverte

Répondre aux questions.

On mouille un coin du tableau avec une éponge et on demande aux élèves d’analyser ce qui se passe pendant les quelques secondes où l’on voit le tableau entrain de sécher : « Où est allée l’eau qui était déposée sur le tableau ? »

 

Faire comprendre aux élèves que l'eau, avec la chaleur, ne disparaît pas mais se transforme à l'état gazeux et devient invisible. C'est l'évaporation

Il peut être intéressant de montrer un appareil mesurant le taux d'humidité.

3. Expérience : l'ébullition

individuel | 15 min. | recherche

Distribuer la fiche d'expérience.

Chacun devra répondre sur la fiche et réaliser le dessin de l'expérience.

 

Cette espérience est menée par le professeur (danger avec la plaque électrique et l'eau qui bout).

Des relevés de températures sont prises régulièrement et on observe ce qu'il se passe dans la casserole (petites bulles qui deviennent de plus en plus grosses, température qui atteint 100°C). On pourra même prendre la mesure du niveau de l'eau pour montrer que l'eau s'évapore au contact de la chaleur.

4. expérience 3: la liquéfaction

collectif | 5 min. | découverte

On place un couvercle froid au dessus de la casserole.

 

Que se passe-t-il? que voit-on?

Réponses attendues : on voit des gouttes, de l'eau.

 

A votre avis, pourquoi?

 

Expliquer que l'eau est à l'état gazeux et quand il rencontre une paroi froide, l'eau se retransforme en liquide. c'est la liquéfaction.

5. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Quelle que soit la température, l'eau liquide se transforme lentement en vapeur d'eau : c'est l'évaporation.

Lorsqu'on chauffe de l'eau, sa température monte et se stabilise à 100°C quand l'eau bout. L'eau liquide se change alors vaapeur d'eau: c'est la vaporisation.

Lorsque la vapeur d'eau se refroidit, l'eau redevient liquide : c'est la condensation.

 

Faire le schéma bilan des états de l'eau.