évaporation

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évaporation

Bonjour,

Après avoir étudié la solidification de l'eau, un enfant m'a demandé ce qu'il se passe si l'on chauffe de l'eau, ...ce que nous avons fait aujourd'hui. J'ai pris soin d'utiliser le mot "brouillard" pour définir le nuage que l'on voit au-dessus de la casserole et non pas vapeur d'eau, parce que j'ai bien admis que la vapeur d'eau est invisible. Ce brouillard est donc constitué de toutes petites gouttelettes d'eau. Pour l'instant, je ne leur ai rien dit, nous avons juste observé, et ils parlaient plutôt de fumée. Cependant, j'ai des soucis avec le vocabulaire (je ne voudrais pas provoquer des erreurs dans leur raisonnement) : nous avons fait chauffer toute l'eau de la casserole et elle s'est complètement évaporée puisque à la fin, il n'y avait plus d'eau. Ils ont eu la réaction que j'attendais : "L'eau a disparu" quoi que l'un d'entre eux a utilisé le terme "évaporé" en disant "Normal, elle s'est évaporée".
Je voulais donc à partir de là en déduire que l'eau chauffée a provoqué un brouillard au-dessus de la casserole, puis que l'eau est peut-être partie quelque part (je leur dirai que c'est difficile d'imaginer que quelque chose disparaît) mais que si cette eau est quelque part, on ne sait pas encore où .... dans l'air peut-être puisqu'il n'y avait rien autour, que l'eau est peut-être devenue invisible.
Je pense ensuite les faire démarrer de ces observations pour voir si on est obligé de passer par "faire chauffer" de l'eau obligatoirement pour avoir l'impression qu'elle "disparaisse" (un peu comme notre flaque d'eau devant notre classe qui est là quand il a plu puis qui n'est plus là) et faire des expériences simples en plaçant peu d'eau dans un récipient pour voir ce qu'il se passe.
Puis faire la comparaison entre ce qu'est devenu l'eau après ébullition et l'eau que l'on a laissé, voir qu'il semblerait qu'elle a effectivement " disparu" dans les deux cas.
Enfin, finir par comprendre que non, l'eau ne disparait pas mais qu'elle est sous forme invisible dans l'air (vapeur d'eau) car on peut la voir réapparaître si on souffle sur une vitre (donc on a bien des petites gouttelettes d'eau dans l'air que l'on expire) ou sur les pare-brises des voitures le matin ou la buée observée sur un petit pot sec au préalable après l'avoir sorti du réfrigérateur. Si des petites gouttelettes d'eau apparaissent, c'est bien qu'il y a de l'eau dans l'air. Est-ce que mon raisonnement est correct?

En parallèle, les enfants m'ont demandé pourquoi en ce moment, lorsqu'ils soufflent, de la fumée sort de leur bouche. Au premier abord, j'ai cru pouvoir faire une analogie entre ce brouillard sorti de la bouche et le brouillard au-dessus de la casserole? Le brouillard sorti de la bouche est bien des petites gouttelettes d'eau comme le brouillard au-dessus de la casserole. Mais le brouillard au-dessus de la casserole se forme directement avec le réchauffement de l'eau puis se change en vapeur d'eau invisible. Tandis que si je comprends bien, le brouillard qui sort de la bouche se forme car il y a de la vapeur d'eau qui sort de l'air que nous expirons qui se condense un peu plus loin avec le refroidissement de la température puis se change de nouveau en vapeur d'eau. Est-ce que je peux faire comprendre ceci aux enfants? Dans les deux cas, on observe un brouillard et pourtant il me semble que le phénomène est différent... à moins que je me trompe.

Par ces questions, je voudrais m'assurer que j'ai bien compris le phénomène pour pouvoir me conforter ou bien, le cas échéant, rectifier mes erreurs. Je suis bien consciente que l'on peut toujours avoir des conceptions erronées et ce n'est surtout pas ce que je voudrais apporter à mes élèves.
Remerciements

Bonjour
Beaucoup de questions. je vais essayer de répondre à la plupart d'entre elles
Oui, les enfants utilisent très souvent brouillard et fumée, ce qui n'est pas tout à fait correct. En effet le brouillard est constitué de fines gouttelettes d'eau alors que la fumée est constituée de particules gazeuses et solides, mais il est "classique" pour les enfants de donner la même signification à ces deux choses
Lorsque l'on fait chauffer de l'eau et que l'on voit un brouillard au dessus de la casserole, il s'agit bien d'un brouillard car l'eau liquide qui s'est transformée en vapeur d'eau au niveau de la casserole se déplace dans l'air au dessus de la casserole et là la température est plus basse que celle dans la casserole et cette vapeur d'eau se transforme en eau liquide sous forme de petites gouttelettes. D'ailleurs si vous mettez au dessus de la casserole (mais pas juste au dessus car cela serait dangereux mais un peu au dessus) une plaque de verre , vous verriez sur cette plaque des gouttelettes d'eau liquide
Rien n'a disparu, l'eau liquide s'est transformée en vapeur d'eau (càd en eau sous forme gazeuse). Oui, si des gouttelettes d'eau apparaissent sur les pare brises des voitures, c'est bien qu'il y a de l'eau sous forme vapeur d'eau dans l'air (on parle d'ailleurs d'humidité de l'air)
De même quand on souffle, on peu faire apparaître de la buée sur les vitres . Là encore c'est du au fait qu'il y a de la vapeur d'eau dans l'air que l'on respire et que l'on expire
Je ne sais pas si j'ai répondu à vos questions; Si cela ne vous paraît pas clair n'hésitez pas à nous recontacter
Bon courage
Edith saltiel

Bonjour Cécile,
Pour compléter la réponse à Edith,
Juste pour mettre de l'ordre dans la tête des enfants, à mon avis:
En une seule expérience, montrer l'évaporation ( transformation de l'eau liquide en eau sous forme de gaz invisible ou vapeur d'eau) puis la condensation (transformation vapeur d'eau en eau liquide) sous deux formes: 1- brouillard (je pense que c'est le mot le plus juste)(fines goutellettes d'eau suffisamment légères pour rester en suspension dans l'air) 2-Buée (formation) condensation de la vapeur d'eau en eau liquide sur un support plus froid.
Démonstration en deux étapes:
Faire chauffer une casserole pleine d'eau que l'on fait chauffer doucement sans formation de brouillard, au dessus de laquelle on peut placer une plaque de verre froide: apparition de buée: mise en évidence de la vapeur d'eau seule invisible qui se condense en eau liquide visible. Exemples illustration: buée formée sur les vitres de la voiture dans laquelle il n'y a que de la vapeur d'eau....

Dans un deuxième temps, montrer la condensation cette fois dans l'air plus froid, formation de brouillard directement(différence buée/brouillard),(en mettant la casserole d'eau chaude en contact de l'air froid (frigo, ou dehors)) supports différents, les deux étant de l'eau liquide évidemment, portant des noms différents. Exemples illustration: expirer de l'air chargé de vapeur d'eau dans de l'air froid.
Je pense qu'il faut séparer ces deux cas pour bien instaurer le vocabulaire et surtout effectuer toutes les expériences avec le même support pour ensuite illustrer , expliquer les autres observations dans un contexte différent.
C'était juste pour exposer mon point de vue
J'espère vous avoir aidé.
Pour rester cohérent avec les futurs programmes du collège dans lesquels ces notions de vocabulaires sont reprises. A vérifier en cas de doute sur les BO collège. C'est plus sûr d'autant que le vocabulaire "grand public" porte à confusion.
Bon courage
Yannick

Bonjour

C'est un sujet très intéressant et passionnant à traiter avec des enfants ! Ce qui peut poser des problèmes de représentation pour les enfants ce sont parfois les termes employés "dans la vie courante" et leur correspondant d'un point de vue physique. Le terme brouillard est bien approprié. Le terme fumée est utilisé lorsqu'il y a des particules solides en suspension. La vaporisation est le nom physique pour le changement d'état liquide -> gaz. Il faut jouer sur la température et /ou la pression pour provoquer ce changement d'état. Ainsi l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux à 100°C (pression atmosphérique 1013 hectopascals). L'évaporation est un cas particulier de ce changement d'état : on n'a pas besoin d'apport énergétique particulier, c'est une question d'équilibre entre quantité de vapeur d'eau et d'eau liquide dans l'air. Quand on fait sécher du linge, mieux vaut ne pas le faire dans une pièce humide, déjà saturée d'eau vapeur. Dans un endroit aéré et sec, l'eau liquide sur le linge va tendre plus facilement à passer à l'état vapeur puisque l'air n'est pas saturé en vapeur d'eau.

Pour rendre compte de la présence d'eau dans l'air, les expériences que vous décrivez sont simples et efficaces. Il existe aussi des cristaux qui changent de couleur (rose / bleu) selon le degré d'humidité, c'est un autre moyen de "visualiser" cette eau vapeur.

Pour reprendre votre expérience avec l'eau chauffée dans la casserole et qui "disparaît", vous pouvez la faire réapparaître en plaçant une vitre en verre ou en plastique au-dessus du brouillard : l'eau va venir s'y condenser, il faut juste incliner légèrement la plaque pour faire couler l'eau ainsi recueillie dans une autre casserole (c'est un peu le principe de la distillation).

Pour ce qui est de la buée et le brouillard qui sort de la bouche : lorsqu’on souffle sur une vitre froide, la vapeur d'eau contenue dans l'air expiré se condense et apparaît sous forme de gouttes d'eau, la buée. Lorsqu’on souffle dans l'air froid, c'est le même phénomène qui se passe, sauf que la vitre froide est remplacée par l'air froid. Tout est une question de contenu maximum en vapeur d'eau dans l'air : il dépend de la température, de la pression... Un volume d'air froid peut contenir une quantité d'eau vaporisée moins importante que le même volume d'air chaud : si on cherche à rajouter de la vapeur d'eau dans l'air froid qui est déjà saturé en vapeur d'eau, celle-ci va se condenser.

Bon courage !

Hélène Galiègue

HG

Pour compléter un peu par rapport aux autres contributions : il faut en effet bien distinguer évaporation, d’ébullition qui est la vaporisation provoquée à température constante.

Une expérience que nos élèves de fin de cycle 3 des Côtes d'Armor réalisent sans problème depuis plus dix ans à partir des mallettes de l'IUFM (eau-ebullition) :
Ils chauffent une très petite quantité d'eau dans un tube à essai avec un quart d'allume feu solide (type esbit). L'extrémité du tube est prolongée par un sac plastique pour congélateur qui récupère ce qui sort par cet orifice : quelle surprise de voir le sac gonfler et se rétracter (condensation). De très beaux dessins d'expériences en perspective.
On respecte bien évidemment les contraintes liées à la sécurité. J'insiste, comme formateur, sur le fait que cette mallette doit être accompagnée d'une formation pratique pour être opérationnelle et pertinente.

Vous aurez les détails sur le site
http://www.lamap22.net/La-vapeur-d-eau.html
http://www.lamap22.net/Les-mallettes-pedagogiques-du.html
Bon courage
L Poullain
IUFM St Brieuc