Les propriétés d'un chgt d'état. (T=f(t) pr solidification)

[Pascale43]

Bonjour,
voilà ce que j'envisage de faire faire à mes 5ème afin de déterminer la température de solidification de l'eau et d'identifier le palier de température lors de ce changement d'état.
D'expérience, je sais que le tracé du graphique peut s'avérer très long, je fournis donc le papier mm avec les axes et donne les échelles dans le sujet.
Comme "réfrigérant", je pense utiliser du lave glace refroidi au congélateur. Un collègue m'a dit que cela fonctionnait bien, je n'ai pas encore testé. Et vous, comment faites-vous? (Piler la glace ne m'enchante guère!)
Bon dimanche,
Pascale

[mistinguette]

méthode rapide pour piler la glace :
-Congeler un pain de glace ( remplir sur 3/4 cm un bac à dissection de SVT)
-Entourer le tout dans un torchon
-Se défouler avec un marteau en pensant au futur bulletin et aux compétences!!!
( ça prend 3 min chrono)....

[profmando]

Bonjour,

Comme "réfrigérant", je pense utiliser du lave glace refroidi au congélateur. Un collègue m'a dit que cela fonctionnait bien, je n'ai pas encore testé. Et vous, comment faites-vous? (Piler la glace ne m'enchante guère!)
Bon dimanche,
Pascale

Je l'ai fait au début au lave-glace, mais il semblerait que ça soit interdit car trop dangereux... Par ailleurs, je n'ai jamais bien réussi à faire faire cette manip aux élèves, quel que soit le moyen utilisé pour refroidir. Il y a toujours des pb de surfusion, compliqués à expliquer aux élèves, qui ne comprennent pas pourquoi on leur dit que la température du changement d'état se fait à 0°C avec un palier ! Bref, j'ai fini par abandonner cette manip. Je fais la manip pour la vaporisation, avec relevé de la température et tracé du graphique, et pour la solidification, j'utilise l'animation sur http://physiquecollege.free.fr/physique ... ps_pur.htm.

[Aranel53]

Attention, tu ne peux pas donner un tableau pré-rempli avec les temps si tu n'as pas testé ton expérience avant en conditions réelles !

Suivant l'épaisseur et le diamètre de tes tubes, suivant la température de ton réfrigérant, suivant la quantité d'eau que tu auras mises dans les tubes, les résultats seront très différents et parfois on n'arrive pas à tout congeler ou au contraire on ne voit pas le palier car il est trop court.

Pour éviter la surfusion, le seul truc que j'ai est de faire remuer presque en permanence avec la sonde du thermomètre.


- Je n'aime pas bien le terme "retirer de la chaleur à l'eau". Je pense qu'il faudrait parler de "diminuer la température de l'eau" ou bien parler de transfert d'énergie thermique (mot vu en 6e maintenant).

- Enfin, ton document est clair mais je préconise de faire chercher les hypothèses possibles de courbes en amont afin de de ne pas faire une courbe pour rien. La plupart des élèves diront qu'en gelant la température va diminuer... faire tracer des courbes possibles permet de comparer les idées de la classe avec la réalité obtenue.

Lien vers discussion sur cette manip :
Solidification de l'eau - à la place du mélange sel+glace 1page
5ème : je n'arrive pas à refroidir l'eau ! 3 pages

[sandra67]

pareil, je ne fais plus la solidification, car l'eau a à peine gelé, que le glaçon fond immédiatement tellement il fait chaud dans les classes

[Spilou]

petite remarque, si vous essayez de congeler de l'eau en utilisant de la glace d'eau... qui fond...on obtient de l'eau liquide /solideà 0°C, non?

Au lieu d'utiliser de l'antigel ou du lave glace, on peut simplement faire congeler (ou presque) de l'eau très salée qui restera à des températures négatives plus longtemps que de l'eau du robinet gelée et sera plus aisée à piler (prévoir des béchers plastiques) . Ca marche très bien pour solidifier un fond de tube à essai voire même deux l'un à la suite de l'autre. L'agitation régulière mais non excessive de l'échantillon est aussi ce que je pratique pour éviter la surfusion.

Pour les riches, on peut aussi utiliser le minicongélateur de Jeulin ou équivalent chez pierron: environ 75 euros. C'est envisageable sur deux ou trois ans pour équiper 3 à 5 postes. L'intérêt est de montrer que faire "du froid" consomme de l'énergie. A l'heure du réchauffement climatique et de l'usage croissant des climatiseur réversibles (PAC), ça peut être intéressant, d'autant que la chaleur de l'eau congelée est transférée au liquide qui s'échauffe au dessus de la température ambiante. La manip est donc réversible et il est alors possible de tracer la courbe de fusion à la suite, juste en débranchant l'appareil. Je fais comme cela désormais, c'est très pratique.

[Aranel53]

petite remarque, si vous essayez de congeler de l'eau en utilisant de la glace d'eau... qui fond...on obtient de l'eau liquide /solideà 0°C, non?

Pourquoi poses-tu cette question ? Je pense que personne ne fait ça car en effet, comme tu le dis, on n'arrivera jamais à congeler de l'eau avec de la glace fondante à 0°C, elle restera liquide.

Le mélange glace / sel est maintenant à mon avis à montrer car les effets thermiques des mélanges permettent de parler à la fois de conversion d'énergie et de transformation de la matière :

Cycle 3 : Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière
Cycle 4 : Conversion d’un type d’énergie en un autre

Du coup, avec le mélange glace-sel, on peut montrer qu'on "fait du froid" par le mélange (vu qu'on tombe facilement à -18°C et qu''on peut atteindre les -21°C de l'eutectique si on pèse sel et glace pour avoir 2/3 sel et 1/3 glace pilée sèche).
Ce qui pourra être expliqué ensuite en 4e ou 3e à l'aide du modèle moléculaire et l'explication des ruptures des liaison du cristal au contact de l'eau.

Prendre une saumure déjà froide permet de faire la manip sans soulever tout ça, mais je trouve intéressant conceptuellement d'évoquer ce fait étrange de "fabrication du froid" (au même titre que l'évaporation endothermique)

On peut en profiter pour faire le lien avec le fait que les villes étaient livrées en blocs de glace tous les matins, mais que cette glace était à 0°C. Comment faire un sorbet ou de la crème glacée dans ces conditions ?
Et puis ensuite je parle des sorbetières anciennes pour faire glaces à la vanille dans les îles (petite vidéo bien sympa, comment congeler au bord de la plage) :
http://www.sorbetiere-manuelle.fr/concept.html

[Lilou01]

Bonsoir
Spilou, quel générateur utilises-tu pour alimenter le mini congel Jeulin stp ?

[Spilou]

Une alim continue 12 V - 1A de TP classique.

La remarque sur la glace d'eau étant sussitée par
"méthode rapide pour piler la glace :
-Congeler un pain de glace ( remplir sur 3/4 cm un bac à dissection de SVT)" de Mistinguette sans pour autant qu'elle précise que c'était juste de l'eau, certes

et aussi pour répondre au fait que "je ne fais plus cette manip qui marche pas". Ce n'est pas pour dire que qui que ce soit utilise juste de la glace d'eau, c'est juste une remarque comme ça. Que personne ne se sente visé.

[mistinguette]

J'ai pas tout compris....
pour moi la demande porte sur le caractere penible de faire de la glace pilee,d'où la réponse. Le mélange glace sel c'est pas compliqué..... on saupoudre du gros sel sur la glace pilée et roule
la surfusion elle peut se produire indépendamment du système de refroidissement (sel eau ou liquide lave glace)