Avec les élèves de CP/CE1 d’Hélène nous poursuivons nos investigations sur les états de l’eau. Encore une question sur la glace et l’eau liquide pour commencer : pourquoi les glaçons flottent-ils sur l’eau liquide ? Des hypothèses pertinentes sont proposées par les élèves. Nous les testons par groupe : nous prenons une faible quantité de liquide avec une pipette à médicaments que nous plaçons dans un mélange réfrigérant en surveillant sa température. Nous avons pris soin de mesurer la masse de la pipette puis celle de la pipette avec de l’eau. Pendant que le glaçon se forme nous présentons des expériences liées à l’évaporation.
Nous avions placé la semaine dernière des verres contenant une certaine quantité d’eau avec ou sans film plastique enfermant le liquide. Nous constatons que l’évaporation s’est bien produite dans les verres non couverts mais de manière plutôt lente. Nous faisons maintenant bouillir de l’eau : les enfants observent l’apparition de bulles de plus en plus grosses et mesurent une température en évolution jusqu’à la limite d’environ 100 degrés. À la fin de cette rapide expérience, les enfants constatent que la grande majorité de l’eau s’est évaporée, bien plus rapidement que celle présente dans les verres ouverts de la semaine précédente : la chaleur accélère l’évaporation… Mais ce n’est pas le seul paramètre ! La pression de l’air joue aussi un rôle important. Pour preuve, nous faisons bouillir de l’eau dans un vase ballon ; nous attendons quelques secondes et nous bouchons ce dernier ; puis nous versons de l’eau froide sur le ballon retournée et l’on constate que l’eau bout à nouveau hors de la flamme ; nous expliquons que la vapeur présente dans le ballon se condense sur sa paroi et diminue ainsi la quantité de gaz dans le ballon ; la pression baisse et l’eau bout à nouveau…
Une dernière expérience montre qu’en gonflant une petite bouteille fermée par un bouchon en liège percé d’une aiguille de gonflage à l’aide d’une pompe, lorsque le bouchon saute sous l’effet de la pression, un nuage de très fines goulettes apparaît dans la bouteille (par détente adiabatique…) : la diminution rapide de pression dans la bouteille fait se condenser la vapeur d’eau.
Nous revenons enfin à notre glaçon formé dans la pipette : il doit normalement remplir un volume plus grand et avoir poussé le piston ; la masse de la pipette et du glaçon reste sensiblement la même : la glace est plus « légère » (moins dense) que l’eau liquide et c’est pour cela que les icebergs flottent sur l’eau de mer…
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