L'eau
L'eau dans ses différents états
Objectifs
Sur Terre, l'eau peut se trouver sous des formes très variées :
- à l'état solide : glace, neige, givre, grêle…
- à l'état liquide : eau des océans, des mers, des lacs, des rivières ; eau des nuages, des brouillards, de la rosée…
- à l'état gazeux : sous forme de vapeur d'eau invisible (et inodore).
Ci-dessous : extrait d'une image satellitale NOAA des îles du Spitzberg (80° de lat. nord, 20° de long. est), acquise par la station de réception de Dundee en Écosse.
- à gauche : banquise (glaces d'eau de mer) ;
- à droite : neige et glace sur le Spitzberg (eau douce) ;
- au centre et en bas : eau de mer (salée, liquide), en noir ; rues de nuages (eau douce condensée), en gris clair.
© Université de Dundee (http://www.sat.dundee.ac.uk)
Les expériences ci-après présentent ces états et les passages de l'un à l'autre.
Matériel nécessaire
- Petit cristallisoir,
- boîte de Pétri,
- glace,
- ballon,
- tube à essai,
- lampe de bureau,
- source de chauffage,
- Cocotte-Minute.
Au soleil (A) ou sous une lampe (B), déposer un glaçon dans un petit cristallisoir ou une boîte de Pétri. La situation A présentée ci-dessous exige un temps assez long (une demi-journée au soleil, pour mener l'expérience à terme). La situation B s'impose en l'absence de soleil. La situation C permet d'accélérer les changements d'état, mais elle diffère des processus mis en œuvre dans la nature (rôle de l'énergie solaire).
L'ébullition de l'eau génère des bulles d'un gaz incolore, la vapeur d'eau. À la surface libre du liquide, les bulles éclatent et le gaz ainsi libéré se mélange à l'air sans qu'il soit détectable à l'œil nu.
Lors de la libération brutale de la vapeur d'eau par la soupape d'une Cocotte-Minute, il est aisé de détecter la présence d'un jet de vapeur invisible sur quelques centimètres, entre la soupape et le nuage d'eau condensée qui se forme (cf. schéma et photographie ci-dessous).
D'autres ressources :
Changements d'état, des modules, des séances et des témoignages pour le primaire : http://lamap.inrp.fr/?Page_Id=4&DomainScienceType_Id=11&ThemeType_Id=23
Quizz sur les états de l'eau : http://education.francetv.fr/activite-interactive/l-eau-dans-tous-ses-etats-o10977