La fonte des glaces : Différence entre versions

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L'eau chaude s'obtient soit directement depuis le robinet, soit en faisant chauffer de l'eau grâce à une casserole ou une bouilloire. Attention de ne pas prendre de l'eau trop chaude, entre 35 et 65°C c'est suffisant.
 
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Version du 23 mars 2020 à 13:03

Auteur avatarAntenne64 NASU | Dernière modification 22/05/2020 par Bolido

Étape 1 - Réunir le matériel

  • 2 verres
  • 2 assiettes
  • eau chaude
  • une règle plate
  • 4 glaçons
  • une petite boule de pâte à modeler
  • un livre

L'eau chaude s'obtient soit directement depuis le robinet, soit en faisant chauffer de l'eau grâce à une casserole ou une bouilloire. Attention de ne pas prendre de l'eau trop chaude, entre 35 et 65°C c'est suffisant.



Étape 2 - Disposer les assiettes et les verres

Mettre les assiettes l'une à côté de l'autre sur la table, et mettre un verre au milieu dans chacune des assiettes.



Étape 3 - Mettre la pâte à modeler sur la règle

Faire deux petits boudins de pâte à modeler, dont la longueur est inférieur à la largeur de la règle.

Placer le 1er boudin sur la partie numérotée de la règle à 4cm du bord, et le second boudin sur le dessous de la règle à 1cm du même bord.

Étape 4 - Installer la règle en pente

La règle doit être installée comme un toboggan entre le haut du livre et le verre.

La règle est bloquée par le bout de pâte à modeler calé dessous la règle et l'extrémité de celle-ci arrive au bord du verre.

Une fois que la règle est bien installée, mettre un glaçon avant le bout de pâte à modeler supérieur. Le glaçon est bloqué par la pâte à modeler. Attention, le bout de pâte à modeler ne doit pas faire toute la largeur de la règle, afin de permettre l'eau du glaçon de couler le long de le règle.


Étape 5 - Mettre 3 glaçons dans l'autre verre

Disposer 3 glaçons dans l'autre verre.



Étape 6 - Mettre un glaçon sur la règle

Le 4ème glaçon est placé au niveau de la règle en pente, juste avant le bout de pâte à modeler.


Nous avons d'un côté :

verre 1 : remplis de 3 glaçons

verre 2 : une règle en pente arrive au bord du verre, qui pour l'instant est vide.

Si nous avons tous ces éléments alors nous pouvons continuer !



Étape 7 - Remplir d'eau chaude les verres

Remplir d'eau chaude les deux verres, jusqu'à ras bord.

...Attention de ne pas prendre de l'eau trop chaude. Il vaut mieux prendre de l'eau tiède pour l'expérience, et aussi pour éviter de se brûler !
Il est très important de remplir vraiment jusqu'à ras bord.


Étape 8 - Attendre !

A ton avis, quel verre débordera en premier ? Celui remplit de 3 glaçons ou l'autre ?

Attends que tous les glaçons fondent pour avoir la réponse.



Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Les glaçons ont fondus au niveau des deux verres. Dans l'assiettes du deuxième verre (règle) nous retrouvons de l'eau, supposant que le verre a débordé. Alors que le premier verre avec les trois glaçons n'a pas débordé.


Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

  • Ne pas avoir rempli jusqu'à ras bord les deux verres
  • Si l'eau est trop chaude (entre 80 et 100°C) alors les glaçons fondent trop vite et nous ne pourrons pas observer la fonte progressive des trois glaçons disposés dans le verre
  • Si l'on prend des trop petits glaçons. Si jamais vous n'avez pas des gros glaçons, il vaut mieux augmenter les quantités : quatre glaçons dans le premier verre et deux sur la règle.

Explications

Dans le premier verre, au départ, c'est l'ensemble glaçon et eau qui place le niveau à ras bord. Or, en vertu du principe d'Archimède, le niveau de l'eau ne doit pas augmenter lorsque la glace fond.


Dans le deuxième verre, l'eau est à ras bord et le glaçon qui fond sur la règle ajoute de l'eau liquide qui vient s'ajouter à l'eau déjà présente dans le verre, ce qui le fait déborder. Donc même si nous n'avons mis qu'un seul glaçon sur la règle, l'eau rajoutée au fur et à mesure fait déborder le verre.

Plus d'explications

En dehors du rôle de la poussée d'Archimède, la dilatation de l'eau (le fait que l'eau "s'étire") en fonction de la température intervient aussi: plus l'eau est chaude plus elle prend de place. Dans cette expérience, on a utilisé de l'eau chaude pour faire fondre le glaçon plus vite. En fait, après la fonte, l'eau a une température plus faible et donc un volume légèrement plus faible, ce qui contribue encore à ne pas faire déborder l'eau. Mais on aurait pu faire la même expérience avec de l'eau froide et nous aurions obtenu les mêmes résultats : la fonte de la glace déjà contenue dans le verre ne fait pas monter le niveau d'eau, mais celle d'un glaçon situé à l'extérieur ajoute de l'eau et fait monter ce niveau.

Applications : dans la vie de tous les jours

As-tu déjà entendu parler de la montée des eaux ?

Le niveau des océans augmente un peu chaque année, venant grignoter les plages et les littoraux. Certaines personnes relient cette montée des eaux à la fonte de la banquise mais en réalité comme l'expérience le montre la fonte de la glace déjà dans l'eau ne fait pas monter le niveau de l'eau.


La banquise est une étendue de mer gelée, elle se forme lorsque la surface de la mer gèle durant l'hiver polaire. Lorsque le temps se réchauffe, la banquise fond (en partie), mais cette fonte ne produit pas de hausse du niveau de l'eau car, comme dans le premier verre de l'expérience, la banquise est déjà dans l'eau.

Les icebergs sont des morceaux de glaciers (de l'eau douce sous forme de glace qui s'accumule sur les continents lorsqu'il neige) qui se sont détachés sous l'effet du vent ou du réchauffement et sont tombés dans la mer. Au moment où ils tombent ils ajoutent un volume d'eau gelée au niveau de la mer.


C'est la fonte de la calotte glaciaire (glace sur un continent) et des glaciers de montagnes, qui provoque une augmentation du niveau de la mer. Car comme dans le second verre de l'expérience, c'est la fonte de la glace non contenue dans la mer qui rajoute de l'eau à la mer, et qui provoque une montée du niveau de la mer, directement par l'eau liquide issue de la fonte des glaciers, ou par la chute d'icebergs dans la mer.

La montée du niveau des océans observée actuellement est due non seulement à la fonte des glaces accentuée par le réchauffement climatique, mais également à l'élévation de la température de l'eau car ce phénomène provoque une dilatation de l'eau.


Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Manipuler 2 états de l'eau : le solide et le liquide

Introduire la poussée d'Archimède

Comprendre la montée du niveau des océans

Introduire le réchauffement climatique

Pistes pour animer l'expérience

Il est possible de rajouter une histoire à cette expérience, avec des personnages tel que Kader l'ours polaire et Martin le pingouin, tous deux habitant en Arctique et Antarctique. Ils cherchent à comprendre pourquoi l'eau monte chaque année.

Sources et ressources

Lien "C'est pas sorcier - L'eau ça glace" : https://www.youtube.com/watch?v=u7DmuGIAm_o


Lien Futura-sciences sur la montée des eaux : https://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/mer-niveau-mer-oceans-monte-945/

Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.

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