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Le nuage : eau liquide ou vapeur ?

05 / 01 / 2011

Utilisation d’une photo permettant d’aborder la notion de vapeur invisible à l’œil nu, donc de nuage en partie constituée d’eau liquide.
Retour d’expérience de l’enseignant.

Pourquoi cette photo m’est utile ?

Tous les ans un ou plusieurs élèves ne sont pas convaincus par mes arguments (la vapeur d’eau est invisible,...) pour établir qu’un nuage est en fait de l’eau à l’état liquide. Et ils font la plus part du temps savoir qu’ils ne sont pas de mon avis en affirmant que les nuages sont gazeux. Pour pouvoir continuer le cours, j’en arrivais aux arguments d’autorité : « Bon, c’est comme ça que tu le veuilles ou non ! En ce qui concerne le contrôle, si tu veux avoir les points, c’est ça qu’il faudrait que tu me répondes - même si tu n’es pas d’accord. » Ces arguments m’ont toujours semblé problématiques. - D’une part car cela crée de la tension dans la classe. - D’autre part , dans le cas de l’enseignement des sciences physique et chimique, il laisse à penser que la parole d’une personne importante doit être accepter sans remise en cause (notamment par l’expérience). Cela est très nuisible surtout au tout début de l’année de 5° où les élèves se font leurs premières idées de la matière. - Enfin ils ont souvent pour conséquence de ne pas convaincre la personne concernée, voire même d’en faire douter d’autres en leur laissant croire qu’il y a plusieurs avis possibles sur le sujet : « On n’est pas vraiment sûr alors pourquoi l’apprendre ? »

Conception préalable des élèves (Difficulté à surmonter) :

Les brouillards d’eau (dont font partie les nuages) sont de l’eau à l’état gazeux.

Raisons de cette conception préalable erronée :

Dans l’enseignement du primaire et au début du programme de chimie de 5°, nous avons attribué des propriétés1 à l’état liquide. Elle prend la forme du récipient et a une surface libre horizontale. Ce modèle est un modèle qui fonctionne relativement bien pour la statique des fluides mais qui ne tient pas compte d’un certain nombre de phénomènes : tension superficielle (donc formation de gouttes), mécanique des fluides (suspension), équilibre entre plusieurs états, … et surtout qui n’est pas valable quand l’eau est en mouvement.Les élèves, qu’ils aient intégré ou non ces propriétés, voient bien que ce brouillard (souvent appelé à tort vapeur : train à vapeur, vapeur au-dessus de la bouilloire,...) ne ’’fonctionne’’ pas comme des liquides. Leurs propriétés sont plutôt assimilables à celles des gaz (normal, comme les gouttelettes sont portées et entourées de gaz).Il est donc assez logique, voir même normal, qu’un certain nombre d’élèves pensent, au préalable, que les nuages sont à l’état gazeux (et il faut le dire aux élèves). 1 : la notion même de propriété est une notion qui n’est souvent pas bien comprise par nos élèves, car pas réellement enseignée en tant que notion. Pourtant cette notion est utilisée de manière récurrente dans notre enseignement. Cela provoque, je pense, un certain nombre de difficultés.

Conception juste pour ce niveau :

Ce que l’on voit dans les nuages est de l’eau à l’état liquide.De manière plus approfondie (et je pense qu’on peut l’expliquer de manière orale aux élèves) : Les brouillards sont, en fait, des micro-gouttelettes d’eau liquide en suspension. Ces gouttelettes sont en ’’équilibre’’ avec de la vapeur d’eau. Mais la vapeur d’eau étant un gaz invisible, nous ne pourrions pas voir les nuages s’ils étaient uniquement composés de vapeur d’eau. Cela permet ainsi de valoriser les élèves qui pensaient que les nuages étaient de l’eau à l’état gazeux car ils ont raison en partie, même si ce que l’on voit du nuage est à l’état liquide.

Quelle partie du programme cible cette photo ?

Le cycle de l’eau.Réinvestissement remédiation sur les états de la matière et leurs propriétés. (Identifier et décrire un état physique à partir de ces propriétés.)Introduire les changements d’état et leurs noms.

Comment j’utilise ma photo en classe.

Pour commencer la partie chimie du programme par un chapitre qui aborde la reconnaissance de l’eau puis les propriétés de l’eau en fonction de son état physique.Cette photo intervient au début du deuxième chapitre sur les changements d’état et la température. A la maison (mais cela pourrait être en classe), les élèves rédigent de manière autonome la première question d’une activité sur le cycle de l’eau et les changements d’état. Cette question consiste à donner les différents états de l’eau sur une image représentant le cycle de l’eau. Je demande de donner l’état des nuages (en leur précisant que pour cette question je ne demande surtout pas d’être sûr pour répondre mais de donner son avis). Lors de la correction (qui est en fait une séance de remédiation du chapitre précédent) je laisse la correction du nuage pour la fin, pour pouvoir prendre du temps.Au moment de la correction je demande aux élèves qui pensent que le nuage est gazeux de lever la main. Je demande la même chose pour les états liquide puis solide. J’en tire la conclusion que ce n’est pas évident, donc qu’il était normal de ne pas être sûr. Je propose aux élèves d’argumenter pour voir si on peut trouver une réponse comme cela. Je propose d’abord aux ’’Gazeux’’ de s’exprimer en premiers. Puis aux ’’Liquide’’. Si un élève dit que la vapeur est invisible je sors la photo. Sinon je la propose comme ma recherche personnelle pour pouvoir être sûr. Je montre donc la photo sans zoomer et je leur demande si l’on peut conclure (ce qui n’est pas possible). Puis je zoome sur le brouillard et cherche l’endroit le plus net (les élèves aiment souvent beaucoup cette phase d’ ’’apparition’’ : il ne faut donc pas hésiter à laisser durer le suspense) afin de voir les gouttelettes. Je leur demande si l’on peut conclure => oui le nuage est liquide. Je lance, dans la foulée, la suite de l’activité où ils doivent déterminer quelles sont les étapes qui correspond à des changements d’état. On demande de reformuler et une définition précise du terme changement d’état est construite par les élèves.

Texte et photographie réalisés par Clément BRESSY (Collège G. POLLITZER à BAGNOLET) Contact mail : cbressy@ac-créteil.fr

 

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