Déroulement

• Articulation avec l'unité 2 : il s'agit de réinvestir ce qui a été vu dans le cas de l'ébullition de l'eau pour étudier la solidification de l'eau.

• Séance 1

Travail en salle de sciences avec recueil des données en 45 min, à partir d'une situation de départ choisit mettant en avant leur représentation : "la température ne fait que diminuer lorsque l'eau liquide se transforme en glace".

Les élèves complètent une fiche élève, permettant de vérifier que les élèves ont compris le protocole.

• Séance 2

1. Travail en salle informatique en deux groupes avec le tracé sur papier millimétré et dans un tableur sur ordinateur. Le travail est guidé par une fiche élève.
2. Exercices de lecture de graphique sur feuille à terminer à la maison ou en relation avec le professeur de mathématiques.

• Clôture

L’eau liquide se transforme en eau solide (glace) à 0 °C. La courbe montre un palier de température. Cela est le cas pour tous les corps purs.

Objectifs

• Second exemple d'étude d'un changement d'état : la solidification.
• Réaliser, observer, schématiser des expériences de changements d’état.

• Construire et exploiter des graphiques de changements d’état.

Prérequis, éventuellement

• Savoir lire une graduation.
• Savoir reporter et lire des valeurs dans un tableau.
• Connaître les nombres relatifs et savoir positionner des points dans un plan muni d'un repère orthogonal. Un travail avec le professeur de mathématiques est ici possible.
  
• Notion de corps pur.

Compétences

Démarche scientifique

• Identifier un problème : La température de l'eau lors d'une solidification est-elle constante ?
• Utilisation d'outils vus précédemment pour résoudre un problème.
• Les élèves sont autonomes lorsqu'ils mesurent leurs températures et lorsqu'ils réalisent leurs graphiques.

Maîtrise de la langue

• Proposition par écrit, puis à l'oral de l'expérience à réaliser.

Autres compétences travaillées

• Tracé de graphique sur tableur.
• Lecture et interprétation de graphique.

Organisation

Déroulé temporel

• Une séance de 45 min, et une séance de 1h20.

Matériel

• Un ordinateur avec vidéoprojecteur dans la salle permet d'aider les élèves en difficulté, mais il n'est pas indispensable dans cette séance :

• Pour 5 groupes de 4 élèves : 5 montages avec un bécher contenant un mélange réfrigérant (glace et gros sel), un tube à essais contenant de l'eau distillée, un chronomètre, un thermomètre numérique OU à graduation ;
  

• Papier millimétré avec les axes tracés et repérés :

• Un ordinateur par élève.

Explicitation et justification des choix didactiques, modifications possibles

Le choix du changement d'état est libre, mais il semble intéressant d'obtenir des températures négatives pour observer un autre type de graphique ; le travail en collaboration avec le professeur de mathématiques trouve ici tout son sens : les nombres relatifs sont introduits et travaillés en maths et deviennent utiles pour la représentation de l'expérience. Il est important de tracer des graphiques sur du papier millimétré et pas seulement sur ordinateur, pour comprendre les choix d'échelle et éviter le traitement type approximation linéaire par le logiciel.

Auteurs : G. Aldon, V. Chambenoît,  K. Robinault