Géosciences Animation / 2008

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LES ETATS DE L’EAU

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Expérience 1/ La dilatationRemplis le bocal en verre aux trois quarts avec de l’eau froide. Verse de l’eau très

chaude à ras bord dans le pot de yaourt. Ajoute 7 gouttes de colorant puis mélange avec la spatule. Ferme ce récipient avec un morceau de film plastique bien tendu que tu fixes avec l’élastique. Mets le pot de yaourt au fond du grand bocal. Rajoute de l’eau froide s’il n’est pas totalement immergé. A l’aide d’un crayon bien taillé, perce le film plastique et fais un trou de 1 centimètre. Place-toi sur le côté de façon à pouvoir observer à travers la paroi du grand bocal. Que constates-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

L’eau chaude s’échappe et monte à la surface de l’eau froide. Elle a tendance à « flotter », c’est donc qu’elle est moins dense que l’eau froide: parce qu’elle s’est dilatée. On peut, avec l’arrière du crayon, tapoter sur la surface du film plastique. A chaque petite pression, on fait jaillir une « bouffée » d’eau colorée qui monte vers la surface. Si on agite l’eau avec la spatule, l’eau chaude et l’eau froide se mélangent.

Expérience 2/ Fabriquer de la glaceMets de l’eau dans un récipient en faisant une marque très précise du niveau. Place ce récipient dans le réfrigérateur près du bac à glaçons, mais pas dedans. Au bout d’une heure, regarde le niveau de l’eau dans le récipient. Que constates-tu?

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L’eau se contracte quand elle refroidit jusqu’au moment où la température se rapproche de 0°C. Ensuite, l’eau augmente de volume lorsque ses molécules se transforment en cristaux de glace. Ainsi une bouteille de liquide laissée au congélateur peut se casser.

Expérience 3/ Le sel troue la glace

Verse un peu de sel sur un glaçon. Que constates-tu?................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Le sel fait fondre la glace

Verse quelques gouttes d’eau dans le glaçon troué. Que se passe t’il?5555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555556L’eau chasse le sel et se solidifie: elle rebouche le trou. L’eau pure se transforme en glace à 0°C, mais pas l’eau salée! Si tu chasses le sel et le remplaces par de l’eau pure, celle-ce reforme de la glace!

Expérience 4/ L’évaporation

Le matinAvec une éprouvette, verse très exactement 40ml d’eau dans chacun des récipients suivants: un flacon avec bouchon, un bac sans couvercle, 2 coupelles. Pose côte à côte sur une table: le bac, une coupelle, le flacon fermé. Puis sans renverser l’eau, pose l’autre coupelle soit sur le radiateur (l’hiver), soit sur le rebord d’une fenêtre (s’il ne pleut pas).

A la fin de la journéeA l’aide de l’éprouvette, mesure, en faisant attention de ne perdre aucune goutte, les différentes quantités d’eau dans chacun des récipients et note-les dans le tableau.

…ml…ml…ml…ml

Bac ouvertCoupelle sur le radiateur ou la fenêtre

Coupelle sur la tableFlacon fermé

Que constates-tu?55555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555

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Matériel:

•Une éprouvette

•Un flacon avec son bouchon

•2 coupelles

•Un bac

Expérience 5/ La condensation

Prends un glaçon, tiens-le 10 secondes appuyé sur une vitre et souffle autour du glaçon sur cette vitre. Qu’observes-tu?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….On obtient de la buée, c’est-à-dire de la vapeur d’eau condensée. La vapeur d’eau (invisible) contenue dans l’haleine (mélange gazeux qui sort des poumons pendant l’expiration) se matérialise sous forme de liquide grâce à la différence de température créée sur la vitre par le glaçon.

Remplis à moitié un flacon avec des glaçons. Remplis à moitié l’autre flacon d’eau très chaude. Pose le flacon contenant les glaçons sur le flacon contenant l’eau chaude. Attends 5 à 10 minutes, puis soulève le flacon avec les glaçons et regarde en dessus. Que constates tu?..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................De fines gouttelettes se sont formées sous le récipient contenant des glaçons (une buée constituée de gouttelettes plus épaisses). Lorsqu’on souffle,ou passe le doigt sur le flacon, des gouttelettes se rejoignent et forment des gouttes d’eau plus importantes. En rencontrant un zone froide, la vapeur d’eau se condense sous forme de minuscules gouttelettes: elle passe de l’état gazeux à l’état liquide.

Souffle ou passe ton doigt sur cette paroi. Que se passe t’il?....................................................................................................................................................................................................................................................................

Expérience 6/ Des nuages en bouteille

Verse de l’eau très chaude dans le grand pot en verre. Que se passe t’il?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………De la vapeur s’élève hors du pot

Au dessus du pot , place le plateau de glaçons. Que constates-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….La vapeur d’eau se condense brusquement: elle se transforme en minuscules gouttes d’eau en suspension dans l’air: c’est un nuage!

Matériel:

•2 flacons

•Des glaçons

Matériel:

•Un grand pot en verre incassable

•Un plateau de glaçons en métal

•De l’eau très chaude

• Le saviez-vous?

La dilatation est une augmentation du volume d’un corps par élévation de sa température, sans changement de nature. Ainsi l’eau chaude augmente légèrement de volume et l’eau qui refroidit se contracte.

Dans l’océan, il existe des masses d’eau de températures différentes. Cette variation provoque des courants. La dérive Nord Atlantique est un courant chaud qui vient réchauffer les côtes de la Norvège, notamment.

• Les changements d’états de l’eau

POUR ALLER PLUS LOIN …SUR LES ETATS DE L’EAU…

Congélation

VaporisationFusion

Condensation

Etat solide Etat liquide Etat gazeux

VapeurEauGlace

LES PRECIPITATIONS

…ml…ml…ml…ml…ml…ml…ml

dimanchesamedivendredijeudimercredimardilundi

Matériel:

•Une éprouvette

•Un couvercle de bac

•Un bécher

•2 grands élastiques

Expérience

Pose le bécher sur le couvercle du bac, attache-le à l’aide des 2 grands élastiques. Place le pluviomètre en plein air dans un endroit bien exposé à la pluie (éloignéd’un arbre ou d’un mur) et mets quelques cailloux sur le couvercle pour que le vent ne le renverse pas.

Chaque matin à la même heure, recueille le contenu du pluviomètre dans une éprouvette et note la quantité obtenue dans un tableau. Vide ensuite ton pluviomètre et repositionne-le.

LA FLOCULATION/LA DECANTATION

Matériel:

•2 flacons

•Une spatule

•Une pipette

•De l’argile

•Du sulfate d’alumine

Expérience 1Verse 100ml d’eau dans chacun des 2 flacons. Ajoute un peu d’argile (la même

quantité) dans chaque flacon avec la spatule et mélange.Dans l’un des flacons, à l’aide de la pipette, ajoute 6ml de sulfate d’alumine. Mélange

avec la spatule pendant une minute. Qu’observes-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Dans l’usine de production d’eau potable,on ajoute à l’eau prélevée dans les rivières des réactifs coagulants et on mélange l’ensemble des bassins appelés floculateurs. On reproduit ici cette étape de façon plus simple. Sous l’action du sulfate d’alumine, qui agit comme de la colle, les particules en suspension s’agglomèrent pour former des flocons. C’est la floculation.

Expérience 2Laisse reposer le contenu des 2 flacons pendant 5 minutes. Compare le contenu des deux flacons. Que constates-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Dans l’usine de production d’eau potable, cette étape s’appelle la décantation. Les flocons se déposent, entraînés par leur propre poids, au fond des basins de décantation appelés décanteurs. Un phénomène naturel qu’on accélère dans les usines de production d’eau potable dans le flacon contenant le sulfate d’alumine, des flocons se sont formés, la décantation est plus rapide.

LA FILTRATIONMatériel:

•3 éprouvettes

•3 entonnoirs

•Un bécher

•2 filtres

•Une pipette

•Une spatule

•Du sable

•Du gravier

•Du charbon actif

•De la terre

•Du colorant alimentaireExpérience 2

Verse sur le sable le mélange que tu viens de filtrer sur le gravier.Que remarques-tu?……………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Le filtre à sable a retenu les impuretés les plus fines. L’eau est transparente mais conserve une coloration rosée.

Expérience 1

Prépare les filtres. Sur chaque éprouvette, pose un entonnoir. Dans 2 entonnoirs mets un filtre. Remplis les 2 entonnoirs avec le filtre aux trois quarts: l’un avec du sable, le deuxième avec du charbon actif. Dans le 3ème entonnoir sans filtre, mets trois quarts de gravier. Nettoie le gravier, le sable et le charbon actif en versant 40ml d’eau dans chaque entonnoir. Jette l’eau filtrée.Verse 200ml d’eau dans le bécher. Ajoute 2 mesures de terre avec la spatule, 1 goutte de colorant alimentaire avec la pipette et mélange. Verse le mélange sur le gravier. Qu’observes tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Le filtre à gravier a retenu les plus grosses impuretés. A la sortie du filtre,on obtient toujours une eau trouble et colorée.

Expérience 3

Verse sur le charbon actif, bien au centre, le mélange que tu viens de filtrer sur le sable. Que remarques-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Le filtre à charbon actif a retenu la couleur. L’eau est transparente mais non potable. Si la couleur persiste après filtration sur le charbon actif, il faut renouveler l’expérience jusqu’à ce que ce que la couleur ait disparu.

L’ELIMINATION DES ODEURS

Matériel:

•Un bécher

•Un flacon

•Une éprouvette

•Un entonnoir

•Un filtre

•Une pipette

•Une spatule

•De l’eau de fleur d’oranger

•Du charbon actif

Expérience

Prépare un filtre et mets-le dans l’entonnoir que tu poses sur l’éprouvette. Remplis le filtre aux trois quarts avec le charbon actif. Nettoie le charbon actif en versant 40ml d’eau avec le bécher dans l’entonnoir. Jette l’eau que tu viens de filtrer.

Prends 100ml d’eau dans un bécher. A l’aide de la pipette ajoute 2 gouttes d’eau de fleur d’oranger et mélange avec la spatule. Sens le mélange obtenu (mais ne le goûte pas). Verse très doucement le mélange, bien au centre, sur le charbon actif. Quand tout est passé, transvase le contenu de l’éprouvette dans un flacon. Sens le mélange obtenu. Que constates tu?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Le charbon actif est fabriqué à partir de copeaux de bois ou de coques de coco carbonisés. C’est une matière carbonée microporeuse qui permet une grande absorption des particules. Il a retenu l’odeur en fin d’expérience.

LA DURETE DE L’EAU

Matériel:

•Un bécher

•3 flacons

•3 coupelles

•2 pipettes

•Des bandelettes de dureté

•De l’eau de pluie (déminéralisée)

•De l’eau du robinet

•De l’acétate de calcium

•Du savon liquide

•Des étiquettes

Expérience 2

A l’aide d’une pipette, mets 0,5ml de savon dans le flacon marqué « eau de pluie » et dans celui marqué « eau du robinet ». Ferme-les et secoue-les. Que remarques-tu?

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L’eau la moins calcaire mousse plus facilement.

Expérience 1

Verse 60 ml d’eau de pluie (ou déminéralisée) dans deux des trois flacons et colle une étiquette marquée « eau de pluie » sur chacun d’entre eux. Verse 60 ml d’eau du robinet dans un troisième flacon et colle une étiquette marquée « eau du robinet ».Plonge une bandelette de dureté pendant 2 secondes dans le flacon d’eau de pluie et pose-la dans une coupelle. Recommence cette opération pour l’eau du robinet avec une bandelette neuve. Attends une minute, puis compare chaque bandelette avec le nuancier. Que constates-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Quand l’eau est dure les carrés virent au rose. On dit qu’elle est calcaire. Lorsque l’eau est douce, les carrés sont verts. L’eau de pluie n’est pas calcaire.

Expérience 3

A l’aide d’une pipette propre, ajoute 1ml d’acétate de calcium dans le flacon d’eau de pluie mis de côté. Visse le bouchon et secoue-le. Plonge la bandelette neuve. Que remarques-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Lorsque l’on parle de la dureté de l’eau, on fait référence à de l’eau calcaire. En fait, plus le total calcium magnésium est élevé, plus l’eau calcaire sera dure. L’eau calcaire laisse un dépôt de minéraux dans les tuyaux, les casseroles…

POUR ALLER PLUS LOIN …SUR LA DURETE DE L’EAU

• Le saviez-vous?

A propos de l’eau calcaire ou dure…Quand on évoque la dureté de l’eau, on parle d’eau calcaire. Le pouvoir des produits détergents est diminué dans une eau calcaire. Une eau trop douce s’attaque aux tuyauteries « entartrage » car elle est corrosive.

L’eau du robinet…L’eau est un produit alimentaire très contrôlé. Elle répond à des normes de qualité de plus en plus sévères. Suivant les villes et les communes, l’eau n’est pas prélevée dans les mêmes endroits:sources, nappes souterraines, rivières…Comme sa provenance et sa composition varient, le résultat final de l’eau potable produite au robinet s’aligne sur des critères très stricts définis par le ministère de la Santé en application des textes européens.

LE pHMatériel:

•4 coupelles

•2 flacons

•Une spatule

•Une pipette

•Un bécher

•Un nuancier

•Du vinaigre

•Du savon liquide

•Des bandelettes de pH

Expérience 1A l’aide du bécher, verse 100ml d’eau dans un flacon. Prends une bandelette de pH sans poser

les doigts sur les carrés colorés. Plonge la bandelette dans l’eau pendant 2 secondes, en veillant à ce que tous les carrés soient immergés. Sors-la et compare les couleurs àcelles du nuancier, puis pose la bandelette dans la coupelle. Quelle est la valeur du pH?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Le pH neutre est égal à 7.

Expérience 2A l’aide de la pipette, ajoute 0,5ml de vinaigre dans l’eau du flacon. Mélange avec la spatule. Mesure le pH avec une bandelette neuve, pose la bandelette dans une nouvelle coupelle. Quelle est la valeur du pH?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Le pH acide est inférieur à 7.

Ajoute de nouveau 1 ml de vinaigre dans le flacon, mélange, mesure le pH avec une bandelette neuve que tu poseras dans une nouvelle coupelle. Quelle est la valeur du pH?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Expérience 3

Dans le deuxième flacon, verse à l’aide du bécher 20 ml de savon liquide. Trempe la dernière bandelette neuve dedans. Compare la couleur de la bandelette avec celles du nuancier. Quelle est la valeur du pH?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Un pH alcalin ou basique est supérieur à 7. Pour qu’une eau devienne basique, il faut ajouter une base comme la savon liquide. Pour qu’une eau devienne acide, il faut ajouter un acide comme le vinaigre.

Pour aller plus loin:

Vous pouvez tester l’acidité ou la basicité de nombreux produits de consommation courante (jus de fruits,cornichons, boissons gazeuses, eau de pluie…). C’est l’occasion de constater que si certaines substances acides n’ont pas un goût acide ou aigre, c’est parce qu’on y a ajouté beaucoup de sucre.

Dans les usines de production d’eau potable, on mesure le pH de l’eau pompée dans les eaux de surface (fleuves, rivières) ou souterraines (nappes phréatiques).On régule ce pH pour l’amener à une valeur de 6 à 8 en ajoutant soit un acide, soit une base.

LA PRESSION DE L’EAU

Matériel:

•Une brique de lait vide de 1 litre

•Du ruban adhésif

•Un crayon de papier

•Des ciseaux

•Un double décimètre

Expérience A l’aide d’un crayon à papier bien taillé, perce quatre trous semblables d’environ 3mm,

bien alignés en hauteur, sur une des parois de la brique. Fais le premier trou à 2 cm du bas et les 3 autres trous espacés les uns des autres de 4cm.

Colle une seule bande de ruban adhésif sur les quatre trous. Avec des ciseaux, découpe une ouverture sur la partie supérieure de la brique de lait afin de pouvoir la remplir entièrement avec de l’eau du robinet.

Place-toi au dessus d’une cuvette ou d’un lavabo. Saisis le ruban adhésif en bas de la brique et tire un coup sec. Que constates-tu?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

L’eau gicle plus fort et plus loin par le trou du bas. Plus les trous sont hauts par rapport à la quantité d’eau et moins le jet a de force.

Dans la brique, l’eau qu est en bas reçoit tout le poids de l’eau qui est au dessus d’elle. Elle est comprimée et sort sous l’action d’une plus forte pression. C’est la force de pression de l’eau.

LES RESERVOIRS SURELEVESMatériel:

•2 bacs percés

•2 bacs

•2 raccords droits

•Une pince à tuyau

•Un tuyau de 60 cm

•Une paille

•Un flacon propre

Expérience 1

Installe la pince sur le tuyau et raccorde ce tuyau aux 2 bacs ayant un trou. Ferme les 2 bacs qui n’ont pas de trou avec leur couvercle et empile-les l’un sur l’autre. Pose les 2 bacs qui ont un trou l’un à côté de l’autre. Remplis l’un des 2 aux ¾ d’eau. Ouvre la pince.Que se passe t’il?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Les niveaux d’eau vont se situer à la même hauteur dès que la circulation est établie entre les deux bacs. C’est le principe des vases communicants.

Expérience 2

Lorsque les niveaux d’eau se sont stabilisés, soulève l’un des 2 bacs qui a un trou et pose-le sur les 2 bacs non percés. Que constates-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..L’eau se remet à couler. Son débit est plus fort et plus rapide, le niveau d’eau dans le bac du dessous (receveur) montre plus haut que lors de la première expérience, car le bac d’où s’écoule l’eau (réservoir) est situé en hauteur. Les réservoirs qui servent à approvisionner les agglomérations en eau potable sont généralement situés dans la partie la plus haute de la commune. Sinon, les immeubles sont alimentés avec des pompes.

Expérience 3

Prends le flacon propre, remplis le à demi d’eau du robinet. Prends la paille, mets-la dans le liquide et aspire l’air qu’elle contient jusqu’à ce que le liquide soit arrivé à ta bouche. Avec un doigt, bouche l’extrémité de la paille. Laisse ton doigt sur cette extrémité et agite la paille dans tous les sens. Que remarques-tu?Mets la paille au dessus d’un verre et soulève le doigt. Que se passe t’il?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..L’eau tombe par gravité dés que l’air vient appuyer sur elle: l’air fait pression. L’eau à sa surface est à la pression atmosphérique.

Pour aller plus loin sur la distribution de l’eau

En sortant de l’usine de production d’eau potable, l’eau est d’abord stockée dans des réservoirs situés dans les endroits les plus élevés de la ville, tels les réservoirs surélevés. De l’usine au robinet, l’eau parcours des kilomètres de canalisations. Celles-ci sont en fonte ou en béton armé pour les canalisations à large diamètre. En plastique pour les canalisations de plus petit diamètre. Tous ces tuyaux sont enterrés à profondeur suffisante pour qu’ils soient protégés du gel. Il est primordial d’assurer l’entretien, la surveillance et la rénovation de ce réseau de canalisations pour garantir à l’eau une qualité constante.

Expérience 1

Remplis un des deux bacs avec ¾ d’eau. Mets une extrémité du tuyau dans l’eau et l’autre dans le bac vide. Que se passe t’il?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Les deux récipients sont reliés par le tuyau. L’eau ne passe pas parce qu’une colonne d’air remplit le tuyau et empêche la circulation de l’eau. La pression de l’eau n’est pas suffisante pour remonter dans le tuyau en chassant l’air.

LE SIPHONMatériel:

•2 bacs

•Un tuyau de 60 cm

Expérience 2

Reprends le tuyau et plonge-le complètement dans l’eau du bac afin de chasser toutes le bulles d’air. Bouche avec ton doigt l’extrémité que tu sors de l’eau. L’autre extrémité doit rester dans l’eau. Place l’extrémité que tu bouches avec ton doigt dans le fond du bac vide mais maintiens le tuyau dans le fond. Que constates-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Le tuyau est rempli d’eau au lieu d’air et l’origine de sortie du tuyau étant situé plus bas que le niveau de l’eau dans la réserve du bac, l’eau s’écoule dans le tuyau du point le plus haut vers le point le plus bas.

Expérience 3

Remets l’eau d’un bac dans l’autre. Plonge l’une des extrémités du tuyau dans l’eau, puis, en mettant la tête au niveau du bac vide, aspire dans le tuyau pour faire monter l’eau et arrête avant que l’eau n’arrive à ta bouche. l’extrémité avec un doigt et place cette extrémité bouchée dans le fond du bac. Enlève le doigt. Que remarques-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Par le tube, on aspire la colonne d’air qui faisait pression sur l’eau, l’empêchant de monter. Le chemin est donc libre. Il se produit la même chose que précédemment. Intervention aussi des phénomènes de pression de la réserve d’eau, de pression atmosphérique, de dénivellation entre les deux récipients.

LA SOLUBILITEExpérience 1

Avec un bécher, verse 100 ml d’eau dans chacun des flacons. A l’aide de l’autre bécher, mets 20 ml de sel dans le premier flacon, 20ml d’argile dans le deuxième, 20ml de sable dans le troisième et 20 ml de terre dans le quatrième. Qu’observes tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Matériel:

•2 béchers

•4 flacons

•4 éprouvettes

•4 entonnoirs

•4 filtres

•Du sable

•De la terre

•De l’argile

•Du sel

Expérience 2

Visse les bouchons sur chaque flacon, agite-les bien pour mélanger, puis laisse reposer 2 ou 3 minutes. Que remarques tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Il n’y a que le sel qu s’est dissous, il n’est plus visible dans l’eau. Les autres éléments (sable, terre, argile) sont en suspension dans l’eau ou se sont déposés au fond du flacon. L’eau est trouble voire opaque.

Expérience 3

Prépare 4 filtres. Sur chacune des quatre éprouvettes, pose un entonnoir. Dans chaque entonnoir, mets un filtre. Filtre un mélange par éprouvette en veillant à ne pas faire déborder les entonnoirs. Que remarques-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….La filtration va mettre plusieurs principes en valeur. Ce qui est dissous dans l’eau circule avec l’eau. L’eau reste salée après être passée dans le filtre, certaines particules qui se trouvaient dans la terre ont été dissoutes et viennent colorer l’eau filtrée. Ce qui est en suspension dans l’eau reste dans le filtre. Mais les matières en suspension se déposent plus ou moins rapidement sur le filtre en papier. Pour une suspension composée d’éléments très fins comme l’argile, on peut constater que c’est plus lent. Pour le sable, c’est très rapide en raison de la taille importante des grains qui le composent.

DENSITE ET FLOTTABILITE

Expérience 1

Remplis le bac aux ¾ d’eau. Pose sur l’eau le bouchon de liège, la spatule, le morceau de polystyrène, une boule de pâte à modeler, la bille en verre, le trombone. Quels sont les objets qui flottent et ceux qui coulent?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Expérience 2

Avec la pâte à modeler, fabrique un morceau de la même forme et de la même taille que le morceau de polystyrèneQuand tu as terminé, pose-la en même temps que le morceau de polystyrène dans l’eau. Que remarques tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Le rapport entre le poids d’un objet et son volume, c’est la masse volumique. C’est le rapport entre cette masse volumique et celle de l’eau (qui est égale à1) que l’on nomme la densité. La densité par rapport à l’eau est donc égale àla masse volumique pour tout élément.

Matériel:

•Un trombone

•Un bac

•Un bouchon de liège

•Une spatule

•Un morceau de polystyrène

•De la pâte à modeler

•4 billes en verre ou en terre

Expérience 3

Avec la boule de pâte à modeler, façonne une barque à fond plat aux bords d’au moins 2 cm. Pose-la sur l’eau. Que remarques-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Le volume de l’objet détermine la quantité d’eau que cet objet déplace. Un objet qui déplace une masse d’eau dont le poids est supérieur au poids de sa propre masse peut flotter. La barque de pâte à modeler déplace plus d’eau (grâce aussi à la place que prend l’air qu’elle contient) que la boule de même poids. Elle déplace donc suffisamment d’eau pour pouvoir flotter.

Expérience 4

Fais une petite marque sur la barque en pâte à modeler pour repérer la limite qui sépare la partie sous l’eau de la partie au-dessus de l’eau, appelée ligne de flottaison. Prends les billes et pose-les l’une après l’autre dans la barque. La ligne de flottaison reste-t-elle au même niveau?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Un bateau surchargé manœuvre mal et risque de couler.

Pour aller plus loin

On pense que tous les bois flottent. Pour tant, il y en a un qui coule: le bois d’ébène. Un bois noir, très dur, dont la densité est supérieure à l’eau.

LE DESSABLAGE/ LE DESHUILAGE

Expérience 1

Verse du sable dans un flacon et ajoute ensuite de l’eau. Visse le bouchon soigneusement et secoue. Laisse reposer le mélange pendant quelques secondes. Qu’observes-tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Le sable se dépose au fond du flacon par décantation.

Expérience 2

Verse de l’huile dans le flacon contenant le mélange obtenu lors de l’expérience n°1. Visse le bouchon soigneusement et secoue. Laisse reposer quelques minutes. Que remarques tu?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Certains liquides se mélangent entre eux. On dit qu’ils sont miscibles. Ils forment un nouveau mélange homogène où l’on ne peut distinguer les uns des autres. D’autres restent séparés: on parle de non miscibilité. L’huile reste au-dessus de l’eau, elle semble moins lourde que l’eau, on dit qu’elle a une densité plus faible. Un liquide qui reste en surface sur l’eau a une densité plus faible que celle de l’eau. Le fait d’insuffler de l’air dans le mélange accélère la séparation de l’huile et de l’eau.

Matériel:

•2 flacons

•3 éprouvettes

•Du sable

•De l’huile

•Une paille fine

Expérience 3

Recommences l’expérience 2 et juste après avoir secoué le flacon, mets la paille fine dans le flacon jusqu’au fond et souffle très doucement. Que remarques-tu?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

L’eau au quotidien à travers les âges

• 8000 ans avant JCLes hommes s’installent à proximité de l’eau et l’utilisent directement

• 300 ans avant JCLes romains avec les aqueducs acheminent l’eau des sources au cœur même des villes

• Du Moyen Age au XIXème siècleLes habitants des villes louent les services de porteurs d’eau pour se ravitailler

• Au XIXème siècleAvec la révolution industrielle et les progrès en matière d’hygiène, la consommation de l’eau augmente. Les premières usines de production d’eau potable et d’assainissement des eaux usées sont construites

• De nos jours…97% des foyers français sont desservis en eau potable (86% en moyenne dans le monde).

Quelques questions à se poser:

•Quel est l’aspect du cours d’eau: apparence de l’eau (limpidité, couleur, présence de traces irisées, mousse), nature des berges (bois, près, ville, jardins, terrains vagues…)?

•Quelles sont les caractéristiques physiques du cours d’eau: profondeur, largeur, débit, température?

•Quelle est la nature du fond du cours d’eau: vase, sable, cailloux, béton…?

•Quelle est la source du cours d’eau et où se jette-t-il?

•Le débit varie-t-il beaucoup au cours de l’année et pourquoi?

•Se produit-il parfois des crues importantes? Quelles en sont les conséquences?

•Quelle végétation pousse sur les berges? Dans l’eau?

•Quelle est la faune de la rivière: invertébrés, poissons, oiseaux…?

•Y a-t-il des traces d’animaux sur les berges?

•Quel est l’état des berges: déchets, traces de pollution, etc.?

•Si le cours d’eau traverse la ville, l’eau a t’elle le même aspect en amont et en aval? Pourquoi?

•La rivière est-elle utilisée comme source d’eau par la ville? Par des entreprises?

•L’eau est-elle pompée pour arroser des cultures?

•S’il y a des écluses, comment fonctionnent-elles?

•Y a-t-il des activités sportives sur l’eau: bases de loisirs, natation, kayak, aviron, pêche…?

•La qualité de l’eau est-elle contrôlée régulièrement et par qui?

Enquête sur un cours d’eau de proximité

L’eau douce disponible par habitant dans le monde

Quelques repères:

-Ressources suffisantes et moyens techniques pour traiter l’eau potable

Neuf pays disposent de 60% des ressources naturelles en eau douce. Un habitant du Congo ou du Canada pourrait disposer de 100 000 m3 d’eau douce par an.Même si les volumes ne sont pas comparables, en France, nous sommes assez favorisés puisque chaque habitant peut utiliser 3 262 m3 par an.

-Ressources insuffisantes

Un habitant d’Israël ou de Singapour accède à moins de 500 m3 d’eau douce par an.Des zones entières de la planète (par exemple le Sahel) sont complètement privées d’eau. Ni précipitations, ni nappes souterraines, ni rivières, ni lacs…

-Ressources mal maîtrisées

Dans certains pays comme en Inde, les phénomènes climatiques de grande ampleur entraînent de s précipitations très importantes: c’est la mousson. Il y a donc parfois trop d’eau alors qu’à d’autres moments de l’année il n’y en a pas assez.Par ailleurs, même si les ressources en eau douce sont relativement importantes, rapportées à la population très nombreuse en Inde, la disponibilité d’eau douce par habitant est ainsi extrêmement réduite.Il existe d’autres pays comme le Laos, le Cambodge et la Thaïlande où il y a beaucoup d’eau mais où les habitants n’ont pas les moyens de la traiter.

Respect de l’eau : jeu de rôle et débat

• Dresse une liste de toutes les façons dont toi et ta famille vous utilisez l’eau

• Ta famille gaspille-t-elle l’eau? De quelles façons?• Que peux tu faire pour y remédier?

InégalitésIl tombe en moyenne un mètre d’eau chaque année sur l’ensemble de la terre,mais il pleut moins sur le continent que sur les océans. Les précipitations sont très variables, de moins de un millimètre par an dans les déserts les plus secs, jusqu’à plus de vingt mètres au nord de l’Inde. 75% des eaux courantes du monde coulent dans les 2 pays les plus arrosés. Leurs habitants disposent (en théorie) de 2000 fois plus d’eau que les habitants des pays les plus secs.

Anti-gaspiLa disponibilité de l’eau incite à consommer plus. S’il fallait aller chercher l’eau à la fontaine et la porter, chacun ferait plus attention à l’économiser! En laissant le robinet ouvert pendant que tu te brosses les dents, tu gaspilles 10 litres d’eau. Vérifie qu’il n’y a pas de fuites dans la maison: un robinet qui goutte peut perdre 1000 litres par an!

Expressions et proverbes

• Quelques expressions:

– Amener de l'eau à son moulin – Claire comme de l'eau de roche – Fontaine, je ne boirai pas de ton eau – Il y a de l'eau dans le gaz – J'en ai l'eau à la bouche – La goutte qui fait déborder le vase – Se jeter à l'eau – Se retrouver le bec dans l'eau

• Quelques proverbes:

– Nous ne connaissons la valeur de l'eau que lorsque le puits est sec

– Chacun tire l'eau à son moulin – Tant va la cruche à l'eau qu'à la fin elle se casse

Le voyage d’une goutte d’eau…Quelques repères:

– C’est toujours la même eau qui circule dans l’atmosphère, au-dessus et sous la Terre. Elle se transforme au cours de son cycle naturel, appelé le grand cycle de l’eau.

– La quantité totale d’eau est la même depuis son apparition sur Terre, il y a 3,5 milliards d’années environ.– Le soleil agit comme un gigantesque évaporateur: plus de 1000km3 de vapeur d’eau se forment ainsi chaque jour, dispersés tout

autour de la Terre.– Une goutte d’eau de pluie peut se solidifier 8000 ans au sommet d’un glacier, peut ruisseler 15 jours dans un cours d’eau, peut

retourner à l’océan et y rester en moyenne 3000 ans avant de s’évaporer, après s’être évaporée elle peut rester 8 jours dans l’atmosphère puis ira grossir un nuage de pluie.

Le cycle naturel de l’eau

Evaporation : Sous l’action du soleil, l’eau des mers, des rivières, des couches superficielles du sol et celle contenue dans les végétaux s’évaporent dans l’atmosphère sous forme de gaz.

Condensation: Lorsque la vapeur d’eau atteint les couches d’air froid situées en altitude, la vapeur d’eau se condense sous forme de fines gouttelettes qui se rassemblent et forment des nuages.

Précipitations: Quand les nuages sont saturés d’eau, les gouttelettes s’alourdissent et retombent sur le sol sous forme de pluie, de grêle ou de neige (selon la température de l’air). Ce sont des précipitations.

Ruissellement/ Infiltration: Les précipitations alimentent: les glaciers, les mers; les lacs, les rivières et les fleuves par voie de ruissellement et les nappes souterraines par infiltration.

Pour plus d’informations: GéoSciences Animation CREA 2 esplanade R. Garros 51100 REIMS Téléphone: 03 26 03 22 64 – Email: geosciences.animation@wanadoo.fr