Etat et changement d'état de l'eau

ETAT ET CHANGEMENT D’ETAT DE L’EAU

Cycle 2 :

 L’eau dans la vie quotidienne (glace, liquide) observations des processus de fusion et de solidification, mise en relation avec des mesures de températures.

Utilisation de thermomètres dans quelques situations de la vie courante

Cycle 3 :

Etat gazeux, fusion, solidification, ébullition,évaporation, condensation, facteur de vitesse d’évaporation. Mettre en évidence que le mélange d’eau et de glace est à 0°C. Démontrer que la masse est conservée

Education à l’environnement : Le trajet et les transformations de l’eau dans la nature

L’eau ne disparaît pas (vapeur d’eau : état gazeux)

La température de l’eau qui bout est constante

Brouillard, buée : condensation d’eau à l’état liquide en goutte microscopique.

L’état dans laquel se trouve la matière dépend de la température et de la pression

Les états de l’eau

Solide : glace en dessous de 0°C

Liquide : 0°C à 100°C

Vapeur : au dessus de 100°C

• Changement d’état à 0°C et à 100°C
• Conservation de la masse

L’eau sous toutes ses formes

Volume évalué à 1400 millions de km cube

97.3% : mers et océans

2.1% : Etat solide

0.5% : nappes souterraines

0.02% : Fleuves et rivières

Mais aussi la vapeur d’eau qui en se rassemblant forme les nuages

La solidification de l’eau

Mélange réfrigérant : ¼ de gros sel et ¾ de glace pilée fait descendre théoriquement la température à -22°C.

L’existence d’un palier de fusion-solidification à 0°C sous la pression atmosphérique normale est une propriété de l’eau pure.

Expérience

Evaporation avec un récipient en verre sur un radiateur, sur une table, dans un verre, une soucoupe, utilisation d’un sèche-cheveux, d’un ventilateur.

Connaissances

L’évaporation est la transformation de l’état liquide à l’état gazeux de la même matière.

                                                  Eau → Vapeur d’eau (invisible)

L’évaporation se produit en surface à toute température. Pour accélérer ce processus on peut agir sur l’aire de la surface du liquide, la température et l’agitation de l’air. La transformation peut se produire en sens inverse, c’est la condensation

                         Fusion                            Vaporisation

                             →                                          →

Etat solide                           Etat liquide                        Etat gazeux

                            ←                                           ←

                    Solidification                        Liquéfaction

                    Congélation                          Condensation

Propriétés fondamentales des changements d’état

• Causé par un transfert de chaleur
• Causé par une variation de pression
• Selon le corps, à température constante (eau à 0°C, Fer à 1535°C…)
• La substance est conservée
• La masse est conservée
• La transformation est réversible

Pression atmosphérique normal : niveau de la mer

Les obstacles pour les élèves

• La conservation de la matière
• La non-dissociation des grandeurs
• Le volume est perçu par la vue, la quantité est proportionnelle à la masse.
• Le volume varie, la masse est conservé
• L’eau à un comportement unique, son volume augmente à l’état solide et diminue à l’état liquide. C’est le contraire pour toutes les autres matières.

Expérience à faire en classe

Comment faire fondre un glaçon plus vite ?

La glace occupe-t-elle plus de place que l’eau liquide ?

Mesure de la masse à l’état solide et liquide