Sommaire:

Nous avons envoyé avec une école de la Duchère, un ballon sonde (opération "un ballon pour l'école" du CNES) dans l'espace, avec une nacelle contenant notamment une petite bouteille ouverte d'eau salée. La nacelle a été récupérée et le récipient contenait tout le sel cristallisé. Nous aimerions savoir si l'eau a pu bouillir pendant l'ascension (jusqu'à 25km) sachant que la température décroît aussi.

Réponse de Jean Matricon
Il est peu probable que l'eau ait bouilli, car elle n'en a pas eu le loisir. En effet, la température extérieure, plus l'évaporation intense liée à la faible pression l'ont refroidie au point de geler, et cela bien avant d'atteindre les 25 km. C'est donc de la glace qui s'est sublimée, il y a eu une véritable lyophilisation du sel, qui était probablement très pulvérulent au retour, sauf si une redescente très lente lui a laissé le loisir de se rehumidifier dans les basses couches de l'atmosphère (le sel est très hygroscopique, cf une boîte de sel oubliée dans uns maison humide)

Réponse de Gérard Torchet

D'abord quelques valeurs numériques (arrondies) relatives à l'atmosphère standard, valeurs utilisées par l'aviation civile (et communiquées par un collègue) :

1- L'eau ne peut pas bouillir car la pression ne diminue pas assez vite avec l'altitude. De l'eau à 1 °C bout si elle est sous une pression d'environ 6,5 mbar. Sous nos latitudes, l'isotherme 0 °C se situe à environ 3 000 m, altitude où la pression est encore bien trop élevée pour que l'ébullition soit possible.

2- Mais de l'eau s'en va quand même par évaporation. D'une part le ballon monte à environ 36 km/h (le linge sèche plus vite quand il y a des courants d'air...) et d'autre part surtout la diminution de pression favorise de plus en plus l'évaporation.

3- Par ailleurs, pendant l'ascension, l'eau qui reste liquide refroidit, à cause de la baisse de température mais aussi du fait de l'évaporation (le linge qui sèche refroidit). Ce qui reste se solidifie.

4- La glace à basse température est en mesure de se sublimer parce que la pression est faible et continue de baisser. Pour que l'eau salée placée au congélateur et gelée se sublime, il faudrait "faire le vide" dans le compartiment (ce qui rendrait difficile l'ouverture de la porte...).

13/12/98 Question de Véronique DEROCHE-GAMONET , cycle 3, Ecole de Gironde,deroche@bordeaux.inserm.fr

A l'attention de Gérard Torchet
Bonjour,

En lisant votre réponse à M C.H. Eyraud, concernant la cristallisation du sel à l'aide d'un ballon sonde, vous donnez des valeurs de température en fonction de l'altitude.
Pourquoi la température remonte-t-elle après 40 000 m ?

17/12/98 Réponse de Gérard Torchet
    En juin dernier, en transmettant les valeurs de la température, je m'étais aussi demandé pourquoi celle-ci "remontait", car je n'ai pas de connaissances particulières en physique de l'atmosphère (sinon que c'est très compliqué !). J'ai laissé le problème en suspens... jusqu'à votre question qui m'a incité à consulter quelques livres. Donc merci, j'en sais un peu plus !

    Les livres : j'ai trouvé un joli schéma des propriétés de l'atmosphère en fonction de l'altitude dans le Petit Larousse (1987) mais sans explications. En revanche, j'ai trouvé des indications dans l'Encyclopédie des Sciences (Livre de poche / La Pochothèque, 1998), mais le schéma est moins lisible.
La réponse : la température remonte à cause de la couche d'ozone.

    Les explications ou du moins, comment je les interprète. La pression ne cesse de diminuer avec l'altitude. En moyenne, la température décroît et se stabilise vers 20 à 30 km. Puis elle croît quand on approche puis traverse la "couche" d'ozone (qui va très approximativement de 30 à 60 km). Les molécules d'ozone (formées de 3 atomes d'oxygène) "absorbent" le rayonnement ultra-violet provenant du rayonnement solaire. Ceci doit accroître la rapidité de leurs mouvements (qui est une mesure de la température). Et s'il n'y avait pas cette "couche", c'est la température du sol terrestre qui monterait et nous compliquerait singulièrement la vie, si elle est encore possible ; d'où le souci causé par les trous que l'on y a détectés... La température monte jusqu'à 20 °C vers 50 km où l'absorption est maximale. Puis la température redescend et devient inférieure à -60 °C environ (les schémas sont peu clairs) vers 90 à 100 km. Ensuite, elle
remonte beaucoup (2 700 °C à 800 km dit l'Encyclopédie). Les molécules (de divers types) sont alors très rares et elles ont le champ libre pour bouger si elles absorbent un peu de rayonnement.
Cette description vous satisfait-elle ? Bonne fin d'année !

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Les cristaux de sel
01/10/98 Question d'André Michau, enseignant de l'école Romain Rolland à Drancy, cycle 3, ecole.primaire.r.rolland@wanadoo.fr

Avec ma classe, nous avons fait une solution saline que nous avons filtré .
En laissant l'eau s'évaporer, le sel se reconstitue en formant des formes carrées et nous pouvons voir des lignes ( on aurait dit des cristaux) sur la surfaces de ces quadrilatères.
La question est : "comment expliquer ce phénomène aux enfants ?".

Réponse de Jean Matricon :

Je pense que la réponse tient à la structure bien connue des cristaux de sel en "trémie", genre "pyramide de Saqquarah", c'est-à-dire des pyramides à étages, dont la base est évidemment un carré. Les "lignes" seraient peut-être l'amorce des étages supérieurs, qui ne se sont pas développés parce que l'expérience n'a pas duré assez longtemps.

Réponse de Martin Shanahan :
Suite a la question concernant les lignes sur le sel solide (du 29/9/98): en effet ce sont des cristaux qui se forment et les lignes sont dues aux imperfections/défauts aléatoires et locales qui se propagent dans les lignes.Deux analogies pour expliquer ceci aux enfants se présentent.
(1) Le cas de l'accrochage d'un bas, collant ou vêtement en laine sur un clou, suivi du phénomène d'une maille qui file.
(2) Une ligne de dominos sur leur tranche-on touche au premier et la chute des autres, l'un après l'autre, suit (fracture/propagation de défaut).

André Michau : j'aimerais savoir ce qu'est une structure en trémie ?

Jean Matricon : D'après la définition du petit Robert : "trémie : sorte de grand entonnoir en forme de pyramide renversée.
Sc. macle de cristallisation du sel marin (en forme de pyramide creuse)."

Gérard Torchet :Comme exemple de trémie, on peut évoquer la partie supérieure, en forme de tronc de pyramide, des petits hachoirs que l'on utilise pour le persil, dans la cuisine.

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Densité et résistance de l'eau
04/11/98 Question de Jean-Luc Le Roux, enseignant de cycle 3, École marsaudies 1 (44), ecole.marsauderies1.nantes@wanadoo.fr

1 Les élèves vont à la piscine . Un des exercices consiste à vider ses poumons progressivement pour se laisser couler au fond de la piscine.
Quelle en est l'explication scientifique ? Est-ce un rapport avec le volume, le poids, l'air?

2 Un enfant plonge à plat : Il y a une résistance de l'eau ( l'enfant se fait mal au ventre ) Un autre plongera de façon aérodynamique en joignant les mains et il recevra moins de résistance et ne se fera pas mal. Quelle est la notion scientifique ayant un rapport avec l'eau ? Est-ce la même notion ( de résistance ??? ) pour expliquer la forme de la proue d'un bateau.
Comment " expliquer " scientifiquement tout ceci aux enfants ? Y -a -t 'il des expériences qui pourraient mettre ces concepts en évidence ?

3 Un sous-marin remplit ses ballasts d'eau pour plonger sous l'eau. Est-ce un rapport avec le volume, le poids. L'air a -t -il une influence dans les phénomènes de flottaison ? Les enfants précisent facilement que si un même objet flotte ou coule c'est parce qu'il y a de l'air.

4 Certains parlent de la surface portante d'un objet ? Y a t'il lieu d'utiliser ces termes ?

5 Que recouvre les termes mécanique des fluides ?

Réponse de Jean Matricon :

1. Le principe d'Archimède nous dit que si un corps est plus dense que l'eau, il coule, s'il est moins dense, il flotte. Le corps humain est juste un peu plus dense que l'eau, donc il devrait couler, sauf que les poumons remplis
d'air (mille fois moins dense que l'eau) diminuent suffisamment la densité moyenne (calculée pour le volume entier du corps) pour qu'il flotte. Vidons nos poumons et nous devenons plus denses que l'eau et nous coulons. Cette
réponse vaut aussi pour les sous-marins du 3

2 Un enfant plonge à plat : Il y a une résistance de l'eau ( l'enfant se fait mal au ventre ) Un autre plongera de façon aérodynamique en joignant les mains et il recevra moins de résistance et ne se fera pas mal. Quelle est la notion scientifique ayant un rapport avec l'eau ? Est-ce la même notion ( de résistance ??? ) pour expliquer la forme de la proue d'un bateau.
Il me semble assez intuitif qu'une surface plane placée perpendiculairement au vent subit une force beaucoup plus grande que la même surface placée parallèlement au vent. De même un parachute ouvert ralentit beaucoup mieux
la chute que le même parachute fermé. En outre, l'eau, beaucoup plus dense que l'air, offre une résistance à l'avancement beaucoup plus élevée que l'air (il suffit pour s'en convaincre, d'essayer de courir avec de l'eau
jusqu'aux genoux) Tout ceci explique aussi bien la pénétration facile du bon plongeur que l'avance facile d'un véhicule bien profilé. La mécanique des fluides, c'est justement l'étude des forces qui s'exercent à
l'intérieur d'un fluide en mouvement, d'une part sur le fluide lui-même, d'autre part sur des corps situés à l'intérieur du fluide.
Le message à faire passer est celui de la résistance dynamique d'un fluide. Je pense qu'on peut y arriver en utilisant des images, par exemple celle d'un individu cherchant à avancer dans une zone couverte de broussailles.
S'il est gros et large, il a beaucoup de mal à avancer. S'il est fluet, il se faufile bien mieux. Les molécules d'air ou d'eau se comportent comme les broussailles vis-à-vis d'un objet qui se déplace et le freinent d'autant plus qu'il est plus "large". Cette comparaison vaut aussi pour la forme des objets, un objet pointu et effilé pénétrant bien mieux qu'un objet plat.
Une fois qu'on a compris ça, la meilleure manip n'est-elle pas justement de plonger dans la piscine?

3. voir plus haut

4 Ce terme est tout-à-fait pertinent, dans le cas des avions par exemple, où la surface des ailes est un facteur fondamental de la "portance", c'est-à-dire de la force qui maintient l'avion en l'air.

5 voir plus haut

Réponse de Martin Shanahan :

1.Euréka! comme dirait Archimède. Si la densité ("lourdeur" pour sa "taille") d'un objet est élevée, il coule comme une pierre. Si sa densité est faible, il flotte comme un bouchon. En vidant ses poumons, l'élève "se transforme" d'un "bouchon" en une "pierre"- son poids reste constant mais son volume diminue parce que ses poumons agissent comme un ballon.

2.Oui, c'est la même chose qu'avec la proue d'un bateau. Il faut demander à l'enfant de couper du beurre avec un couteau et puis d'essayer de faire le même avec le dos d'une cueillere-il devrait comprendre la différence! C'est une question d'"étalement" de la force (poids) sur une surface plus ou moins grande.

3.Le sous-marin agit comme l'enfant dans la piscine:lorsqu'il a de l'air dans ses ballasts, c'est tout comme si ses "poumons" sont pleins d'air.En mettant de l'eau a la place, c'est comme si l'enfant a vide ses poumons(ou pire, a "bu la tasse").

4.Plus compliqué : c'est une histoire de dynamique. Exemples : ce qui empêche un avion de tomber ou un skieur nautique de "se mouiller". Le mouvement de l'objet par rapport au fluide ( liquide ou air) provoque une
force de "flottaison".

5.Mécanique des fluides:c'est l'étude des forces et des mouvements des choses "fluides"-souvent par rapport aux solides.

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La couleur du mercure
23/11/98, question d'Eric Jean, enseignant de cycle 3, école Saint-Exupéry à Vigneux (44), Ecole.st.exupery@wanadoo.fr
Un enfant m'a demandé:"pourquoi le mercure (contenu dans les thermomètres) n'est il pas rouge?
Allusion au mercurochrome
Question posée suite à une intervention sur les vapeurs de mercure contenues dans les tubes d'éclairage.

23/11/98, réponse de Gérard Torchet

Diverses pistes pour une réponse :

-Dans les thermomètres (à mercure...), le mercure est à l'état pur. A l'état pur, le mercure est un métal brillant (on en fait des miroirs) et surtout liquide. Cette propriété exceptionnelle fait qu'on l'utilise depuis longtemps dans divers appareils de mesure, dont les baromètres ou les thermomètres.

-Quand on mélange deux (ou plusieurs) corps purs, le corps composé obtenu a souvent des propriétés différentes de celles des corps purs pris séparément. En particulier l'aspect et la couleur peuvent changer. En regardant les étiquettes de tubes de peinture (à l'huile ou aquarelle), on constate qu'un même corps (cobalt, chrome...) peut servir à fabriquer des couleurs différentes. Dans le Mercurochrome, il y a du mercure "mélangé" (entre autres éléments) à un autre corps, le brome. En solution dans l'eau, le mélange donne un liquide rouge.

-Un petit piège : le mot Mercurochrome (qui est une marque) pourrait laisser penser que le mercure est aussi mélangé au chrome, un autre métal... Ce n'est pas le cas. Le chrome (mélangé à d'autres corps) est à l'origine de tellement de couleurs différentes que son nom est utilisé comme suffixe pour signifier coloré ou couleur, comme dans les marques des pellicules photographiques.

-Dans certains thermomètres courants, il y a un liquide rouge. Ce n'est pas du Mercurochrome. C'est de l'alcool...coloré (ce qui ne signifie pas que c'est du vin !).

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Les mélanges réfrigérants
17/12/98 question de Bernadette Launay, formateur à l'IUFM d'Anthony, bernadette.launay@ac-versailles.fr
Peut-on m'indiquer une documentation accessible à public non spécialisé sur les propriétés des "mélanges réfrigérants" type glace pilée / sel marin (il en existe d'autres) et l'explication qu'on peut en donner. Mon seul document source est un vieux "que sais-je" sur le froid; D'après de vieux souvenirs de classe prépa, il me semble qu'il s'agit de mélanges eutectiques(?, à voir)
Tout cela est insuffisant. Or ce mélange est bien commode à utiliser à l'école pour y congeler de l'eau entre autre.

22/12/98 Réponse de Gérard Torchet
Je n'ai pas connaissance de documentation récente sur les mélanges réfrigérants et leur explication. La généralisation des réfrigérateurs et congélateurs dans les cuisines (pour faire des glaces), ou de l'azote et de l'hélium liquides dans les laboratoires (pour travailler à basse température) doit en être la cause... On parle du mélange glace + sel dans Textes et documents pour la classe (n°74,1997, une petite expérience) et dans Des mains à la tête (Cycle 2, Magnard, 1996, un paragraphe sur l'eau salée), en me référant uniquement aux documents dont je dispose. Des explications relativement accessibles se trouvent dans les ouvrages classiques (complets et anciens...) de Thermodynamique (Y. Rocard, p. 210 ou Fleury et Mathieu, p.418).

Pour se dissoudre (ou fondre, comme on dit improprement), le sel (de cuisine) doit recevoir l'énergie qui permet de "casser" les liaisons de nature électrique qui assurent sa cohésion (ces liaisons sont assurées par les forces électrostatiques qui se manifestent entre les ions Na+ et Cl-). On peut apporter cette énergie de l'extérieur : c'est ce qui se passe quand on met du sel dans de l'eau en train de chauffer sur la cuisinière. On peut imaginer que mettant du sel dans de l'eau froide, la chaleur soit prise à l'eau elle-même, qui sera donc encore plus froide, une fois le sel dissous (le sucre qui "fond" abaisse la température du café...). Si le sel est placé dans un mélange eau liquide + glace (0°C), la température de l'eau (salée) décroît et la solidification de l'eau (salée), si on cherche à l'obtenir en refroidissant l'ensemble, intervient en dessous de 0°C (d'où le salage des chaussées gelées). Cette température de solidification dépend de la concentration en sel de la solution. Elle est minimale (environ -20°C) pour une proportion de sel d'environ 20%, ce qui correspond au mélange dit "eutectique".

22/12/98 Réponse de Jean Matricon
Voici ma réponse à la question des mélanges réfrigérants. Elle est extraite d'un mémorable ouvrage datant de 1884, écrit par Mr Amédée GUILLEMIN, et qui s'appelle : La Chaleur, dans la série "Le monde physique", dont je possède plusieurs ouvrages, obtenus comme prix par mon grand père quand il était lycéen.

Parlons d'abord de l'emploi des mélanges réfrigérants, que les chimistes et les physiciens utilisent depuis longtemps dans leurs laboratoires. Ces mélanges sont nombreux. Citons quelques-uns des plus usités: 2 parties en poids de glace pilée ou de neige avec 1 partie de sel marin (ou chlorure de sodium); les deux sels prennent l'un et l'autre l'état liquide, et le thermomètre plongé dans la dissolution descend à 19°C, ou même à 20°C au-dessous de zéro.
3 parties de glace pilée ou de neige, mélangées avec 4 parties de chlorure de calcium, permettent d'atteindre un froid de -50°C. Dans ces deux mélanges, la cause du refroidissement est double. L'affinité de l'eau liquide pour l'un ou l'autre sel détermine la double liquéfaction; l'eau doit d'abord se liquéfier pour que cette affinité puisse s'exercer. De là une première absorption de chaleur, nécessitée par le travail mécanique de la fusion de la glace ou de la neige; puis une nouvelle absorption, résultant de la liquéfaction des sels.
Un autre mélange réfrigérant fréquemment employé est celui qu'on forme avec 8 parties de sulfate de soude cristallisé et 5 d'acide chlorhydrique concentré. Le sulfate de soude doit être finement pulvérisé. On le voit fondre rapidement, et le thermomètre plongé dans le mélange s'abaisse à 27°C environ au-dessous de sa température initiale. Ici l'abaissement de température est dû à diverses causes, notamment à la liquéfaction de l'eau
de cristallisation du sulfate de soude (1).
Voici d'autres mélanges d'un sel avec un acide: 3 parties de sulfate de soude et 2 d'acide azotique étendu: refroidissement de 29°C. 9 parties de phosphate de soude et 4 d'acide azotique étendu: abaissement de température, 39°C. 6 parties de sulfate de soude, 5 d'azotate d'ammoniaque et 4 d'acide azotique étendu: 36°. On
sait enfin que l'azotate d'ammoniaque est un sel blanc, solide, qui cristallise parfaitement et est très soluble dans l'eau. Si l'on fait un mélange de 1 partie de ce sel, finement pulvérisé, avec 1 partie d'eau distillée, la fusion se fait presque instantanément, en déterminant un abaissement de 20°C au dessous de la température ambiante. Si cette dernière est 10°, le froid produit est de 16° au-dessous de zéro.
(1). D'après M. Berthelot, « les mélanges réfrigérants constitués par des sels hydratés, associés aux acides, aux bases ou a d'autres sels, sont réglés par la théorie suivante: le phénomène anormal que ces mélanges manifestent résulte du concours des énergies chimiques avec des énergies étrangères. Les énergies chimiques agissent conformément au principe du travail maximum, pour déterminer une première réaction exothermique, dont
toutes les autres sont la conséquence. Les énergies calorifiques interviennent ensuite en sens inverse pour déterminer une absorption de chaleur, sous sa quadruple forme de dissociation (sulfate de soude hydraté), de désagrégation par le dissolvant (équilibre entre le bisulfate de soude et l'eau), de dissolution (laquelle ne joue qu'un rôle intermédiaire dans le cas du sulfate de soude et de l'acide chlorhydrique concentré), enfin de liquéfaction (eau de cristallisation). » (Comptes rendus de l'Académie des sciences pour 1880, t. 1.)

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"Pourquoi la mer ne gèle-t-elle pas?
20/12/1998 Question de Sandrine Hauser, enseignante de cycle 3 à  l'école Condorcet de Villeneuve Saint-George (94), sousajo@ibm.net
Comment répondre a la question suivante : "
"pourquoi la mer ne gèle-t-elle pas?"
Est-ce à cause du sel? des courants chauds qui la traversent?
Je me suis posée cette question car je prévois des activités en sciences en cycle 3. Ces activités concernent l'eau et plus spécifiquement ses passages d'un état à un autre. D'autre part, notre projet de classe porte sur la mer. J'ai donc pensé que cette question pourrait surgir lors de l'expérience où l'eau passe d'un état liquide à un état solide.

28/12/1998 Réponse de Jean Matricon :
D'abord, la mer GÈLE, la preuve : la banquise, les icebergs, le Titanic etc. Ensuite, certes la salaison de l'eau abaisse à -1,8°C la température de solidification, mais ce n'est pas très important. ce qui compte, pour nos latitudes, c'est d'une part, en effet, le rôle des courants chauds qui maintiennent l'eau océanique aux environs de 8 à 10°C, mais c'est surtout l'énorme chaleur latente de la transformation eau-glace (333J/g) qui fait
que l'air n'est jamais assez froid pour geler une masse d'eau comme celle des océans, tout au plus peut-il geler le fond d'une petite crique peu profonde.

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Pourquoi y-a-t-il du sel dans l'eau de mer ?

13/01/1999 Question de Frédéric Daubelcour, enseignant de cycle 3 à l'école Molière à Arras dans le Pas-de-Calais Frederic.Daubelcour@ia62.ac-lille.fr

Lors d'une banale expérience sur les produits solubles dans l'eau,Pauline demande:
"Mais pourquoi y-a-t-il du sel dans l'eau de mer?"
Là, je cale!
Alors, j'ai promis de poser la question sur Internet.

15/01/1999 Réponse de Jean Matricon
La mer est salée parce que le chlorure de sodium est particulièrement soluble. La croûte terrestre primitive lors de son refroidissement contenait toutes sortes d'éléments chimiques plus ou moins stratifiés par densité et formant des composés par suite de leurs affinités. Certains sont solubles, dont les halogénures alcalins, d'autres pas , comme la plupart des silicates. Lors du ruissellement dont la surface de la terre a été le témoin lorsque l'eau s'est condensée, les éléments solubles se sont dissous, en fonction de leurs solubilités et de leurs abondances. Il y avait du ClNa, donc la mer est salée. "

15/01/1999 Réponse de Jean-Louis Basdevant
Réponse d'Alphonse Allais: Si la mer est salée malgré l'apport en eau douce des fleuves, c'est parce qu'elle contient beaucoup de morues (salées).

La mienne: La mer, les océans, représentent une énorme masse d'eau en contact permanent avec les roches de la croûte terrestre. Il est normal que les sels s'y dissolvent, jusqu'à atteindre un certain équilibre entre la
quantité de sel dans l'eau et celle dans les roches.(la réponse à Alphonse Allais est que l'eau d'évaporation, qui forme les nuages, est de l'eau douce, les pluies et apports des fleuves ne font que recycler cette eau douce en permanence: la mer reste toujours aussi salée). Le sel "marin" est un mélange des sels les plus solubles dont les halogénures alcalins. Ils ne sont pas les seuls! les Océans représentent le plus gros réservoir d'Uranium connu! (Le seul problème pratique pour l'exploiter est que sa concentration est très faible; mais ce n'est pas hors de question).

En revanche, la majorité des lacs sont alimentés en permanence par de l'eau de pluie, douce, et l'eau y est régénérée à un rythme suffisamment rapide pour que, la plupart du temps la salinité reste faible. Il y a des cas
connus de grands lacs salés (dans l'Utah par exemple) ou la grande masse, le faible courant sortant (rivières) et la nature de la roche environnante font que la concentration en sel y est voisine, parfois supérieure, à celle de la mer."

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Pourquoi l'œuf durcit-il lorsqu'on le chauffe ?
14/01/1999 Question de Thierry Isambert, Enseignant de cycle 3 à   Vieux Pont de Sèvres à Boulogne Billancourt, isambert@club-internet.fr

Après avoir travaillé sur les états de la matière en fonction de la température, un élève m'a demandé pourquoi lorsqu'on chauffe un œuf, celui-ci durcit au lieu d'aller vers l'état liquide puis gazeux...
J'ai répondu qu'il s'agissait d'un phénomène de coagulation, mais mon explication peu précise se semble pas l'avoir satisfait...
Merci de m'aider à trouver une explication afin de faire la différence entre les deux phénomènes.

15/01/1999 Réponse de Jean Matricon
"La coagulation de l'œuf, tout comme l'épaississement des sauces contenant de la farine sont deux situations qui semblent paradoxales au regard des phénomènes habituels de fusion-évaporation. Il n'est pas simple de tout décrire dans le même cadre conceptuel, car les molécules biologiques ont des comportements particuliers, liés à leur structure de TRÈS grosses molécules.
Il est facile de concevoir que des atomes, petits objets sphériques, puissent se tasser les uns sur les autres quand rien ne les agite (solide), puis glisser les uns contre les autres quand on commence à leur communiquer de l'énergie thermique (liquide), puis s'envoler quand on les secoue trop (gaz).
Les grosses molécules biologiques du blanc d'¦uf doivent être vues comme des sortes de ressorts maintenus à l'état comprimé par de petites ficelles fragiles (les liaisons faibles, genre liaison hydrogène ou liaison de Van der Waals). Sous cette forme, elles n'occupent que peu de place et glissent les unes sur les autres facilement lorsqu'elles sont en solution : le blanc d'œuf cru est (presque) liquide.
Si on commence à chauffer (dès 45°), ces petites ficelles ne résistent pas à la chaleur, elles craquent et le ressort se détend. On imagine la scène : tous ces ressorts détendus s'emmêlent les uns aux autres, s'enchevêtrent,
emprisonnent les molécules d'eau dans leurs entrelacs, et le milieu se solidifie.
Le processus n'est pas exactement le même pour la farine, la gélatine et les molécules qui durcissent les confitures (pectines), mais le résultat est le même : apparition d'un réseau tridimensionnel qui emprisonne l'eau.
Ce phénomène de durcissement par la chaleur est à rapprocher des colles qui polymérisent, genre Araldite, ce durcissement étant favorisé par un léger chauffage.(j'ai raconté tout ça en détail dans mon livre "Cuisine et
Molécules", et Hervé This en a fait de même dans "les secrets de la casserole")".

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Le sel qui "envahit" les bords du récipient

20/01/1999 Question de Nicolas Rey, enseignant de cycle 3, nicolas.rey@grenoble.iufm.fr
Lors d'une expérience sur la conservation de la matière, j'ai dissout du sel dans de l'eau. Après un séjour du mélange sur le radiateur, l'eau s'est évaporée et le sel a "envahi" les bords du récipient. Pourquoi le sel est-il "monté" et pourquoi ai-je retrouvé du sel sur les bords extérieurs du récipient ???

20/01/1999 Réponse de Jean Matricon
Je n'ai jamais observé ce phénomène, mais j'ai rencontré des situations du même genre au cours d'évaporations en chimie. Je propose l'explication suivante, que je confirmerai (ou infirmerai) après avoir fait la manip.
Lorsqu'on pose un récipient plein d'eau sur un radiateur, l'eau s'évapore, mais, comme la paroi du récipient du récipient n'est pas chauffée, l'eau se condense dessus, donnant un film d'humidité qui redescend jusqu'au liquide (on voit très bien ce phénomène avec le film d'alcool qui tapisse les parois d'un verre contenant du vin). Il n'en faut pas plus pour que, dès que le contact est établi, le sel en solution dans le liquide du fond diffuse dans ce film qui, au fur et à mesure de l'évaporation du liquide, se sature de plus en plus en sel. Quand tout le liquide s'est évaporé, il reste une grosse croûte de sel au fond, et une pellicule sur les parois.

21/01/1999 Réponse de Martin Shanahan
Je suis partiellement d'accord avec Jean Matricon, mais si les parois sont à la même température (récipient petit), il doit y avoir un autre mécanisme. Cela pourrait être le suivant, mais je n'en suis pas sûr. Si le liquide s'évapore (relativement) plus rapidement vers les bords ( rapport surface/volume plus élevé..cela dépend de la forme du récipient), la concentration de sel augmentera + vite que vers le centre. Une différence de concentrations de sel s'installe et le liquide du centre grimpera vers l'extérieur pour (essayer d' ) équilibrer les concentrations (sorte d'effet Marangoni: dans le sens classique, qui est la cause de la formation de "larmes" dans un verre de vin et qui est du a une différence de tension de surface du liquide suite a une évaporation locale de l'alcool qui est + rapide qu'ailleurs. Ajouter à la montée capillaire du liquide dans les zones des bords déjà sèches (sel cristallisé), et la continuation du cycle avec cristallisation de la nouvelle matière apportée, le front de la zone sèche avec cristaux pourra s'étendre."

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Cristaux de sucre et cristaux de sel
20/01/1999 Question de Catherine Réguer, enseignante en cycle 3 à l'école Saint-Grégoire (35), catherine.reguer@wanadoo.fr
Lors d'une expérience sur la dissolution du sel dans l'eau, les enfants ont établi une comparaison avec du sucre. Pourquoi ne peut-on récupérer le sucre cristallisé après évaporation de l'eau?

23/01/1999 Réponse de Martin Shanahan
Apres séchage le sucre recristallise, mais en un grand cristal et non en beaucoup de petits comme le sel!

04/02/1999 Réponse de Jean Matricon
"Concernant le sucre, j'ai fait la manip du verre d'eau sucré qu'on fait sécher sur le radiateur. Je n'ai certes pas obtenu de BEAUX cristaux, mais la masse de sucre est cependant vraiment cristallisée en bloc, et on distingue bien des mâcles. Si vous voulez de beaux cristaux de sucre, je vous suggère de fabriquer un sirop très concentré dans de l'eau bouillante, et de laisser refroidir lentement. Le sucre, beaucoup plus soluble à chaud qu'à froid, précipite et donne des cristaux."

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Le thermomètre à aiguille
26/01/1999 Question d'Armelle Caignec-Dupont, enseignante en cycle 3 à l'école annexe de Saint-Germain-en-Laye (78),  annexe_1@club-internet.fr

Nous sommes la classe de CE2 de l’école Annexe , rue Claude Chappe de Saint Germain en Laye de madame CAIGNEC DUPONT

Nous avons étudié et fabriqué des thermomètres. Nous avons compris que la plupart des thermomètres fonctionnent avec un liquide qui augnente de volume quand on le chauffe . Ce liquide monte dans la colonne et indique la température lisible grâce à des graduations .
Voici un thermomètre qui ne fonctionne pas comme ceux que nous avons étudiés. Il ne possède pas le liquide et c’est une aiguille qui indique la température. Pouvez -vous nous expliquer son fonctionnement?

26/01/1999 Réponse de Jean-Louis Basdevant
C'est souvent un ressort métallique en spirale dont une extrémité est fixée au socle, et l'autre est solidaire d'un axe (portant sur l'autre côté l'aiguille en question). En se dilatant, le ressort fait pivoter l'axe, donc l'aiguille. Il y a des quantités de raffinements possibles.
A peu de choses près (effet de pression sur un tube creux au lieu de la dilatation) c'est la même chose pour les baromètres, ou (avec un cheveu ou tout matériau sensible à l'humidité) pour les hygromètres.
L'avantage (notamment sur un bateau) est la robustesse et une lecture facile .
Les appareils modernes fonctionnent de plus en plus avec des capteurs électroniques (avec affichage numérique).

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La vapeur d'eau disparaît
04/02/1999 Question de Maryvonne Farrugia, enseignante de cycle 2 au Lycée Français Lapérouse à San Francisco. USA michudd@aol.com
Dans le cadre de manipulations sur l'eau, nous avons fait de la vapeur en faisant bouillir de l'eau. Expérience on ne peut plus simple mais qui fascine toujours les enfants de 6 ans.
Lors de l'élaboration du compte-rendu, les enfants verbalisent ce qu'ils ont vu et illustrent les étapes de l'expérience; A un moment les enfants ont voulu écrire: " la vapeur s'échappe et disparaît dans l'air" Cette dernière remarque me gêne dans le sens où après avoir tenu un verre au-dessus de la vapeur, les enfants ont constaté qu'il y avait condensation...
Que peut-on dire plutôt que" la vapeur disparaît dans l'air"?

04/02/1999 Réponse de Martin Shanahan
Je pense que vous pouvez suggérer le concept de "concentration" ou de "dilution" -la vapeur devient de plus en plus "dispersée" dans l'air et donc "rare". Vous pourrez par la suite ajouter une gouttelette d'encre à un grand bol(ou encore mieux,a un seau en plastique de couleur claire) d'eau et faire observer aux enfants sa "disparition" avec le temps (certes plus lente que la vapeur dans l'air-mais le même principe) à titre d'analogie.
Une fois que la gouttelette d'encre a été diluée dans la masse d'eau,elle a apparemment "disparu", mais vous pouvez faire remarquer que l'encre est forcement toujours dans le seau qui n'a pas été vidé!

04/02/1999 réponse de Jean-Louis Basdevant
D'accord avec ce que dit M.E.R Shanahan. L'"apparence" est d'ailleurs une chose importante en physique. "Disparaît" ne veut pas dire " n'existe pas".

04/02/1999 réponse de Jean Matricon
Je propose : la vapeur passe dans l'air, où elle est invisible,de la même façon que lorsqu'on dissout un morceau de sucre dans un verre d'eau, il passe dans l'eau et on ne voit rien. L'utilisation du verbe "disparaître" est néanmoins parfaitement "correcte" : disparaître = ne plus être vu ou visible (Robert)

04/02/1999 réponse de Jean-Louis Basdevant
Les enfants ont toujours raison. La vapeur "disparaît" effectivement; c'est à dire qu'on ne la voit plus, elle ne "paraît" plus. La vapeur d'eau est un gaz d'eau qui se mélange à l'air et qu'on ne voit pas (comme on ne voit pas le parfum qu'on sent dans l'air, alors qu'il a une couleur dans son flacon). L'eau, ainsi mélangée à l'air, peut réapparaître sous forme de gouttelettes, comme dans les nuages ou en se condensant sur votre verre, si les conditions s'y prêtent, par exemple s'il fait froid.
Regardez bien votre bouilloire. La "vapeur" qui en sort paraît visible. Elle se condense en gouttelettes d'eau au contact de l'air extérieur plus froid quand elle est très concentrée, mais elle se dilue et ... disparaît.
Elle peut réapparaître en se condensant, sur les vitres ou sur le plafond. Faites l'expérience de laisser votre verre longtemps au contact de la vapeur. Au bout d'un certain temps la vapeur ne s'y condensera plus, car il
aura chauffé.
Je pense qu'il y a une confusion entre la "vapeur" d'eau des machines à vapeur, qui se voit (à l'extérieur) car c'est de l'eau condensée, et la vraie vapeur d'eau qui est du gaz d'eau comme il y a du gaz butane, liquide à l'intérieur du bidon et gazeux une fois détendu.

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Glaçons d'huile, de sirop et d'eau salée.
23/02/1999 Question de Alix Orsini, enseignante de cycle 2 à l'Ecole Jean Macé (93), cyrnosis@wanadoo.fr
Je me suis livrée à une expérience de solidification dans mon congélateur de différents liquides dont : huile, sirop pur et eau salée pour préparer d'éventuelles demandes de mes élèves.Pouvez-vous m'apporter des explications relevant de la non solidification de l'huile et du sirop pur, d'autre part le glaçon d'eau salée s'est disloqué en fines lamelles, pourquoi? "

25/02/1999 Réponse de Jean Matricon :
Les huiles végétales existent, comme pratiquement tous les liquides, sous une forme solide cristallisée, mais qu'il n'est pas toujours facile d'obtenir (sauf pour l'huile d'olive de bonne qualité, qui commence à cristalliser dès +10°). Plus on refroidit un liquide visqueux, plus il devient visqueux, plus difficile est sa congélation, car les germes qui veulent bien apparaître ont du mal à s'agrandir dans un milieu où les mouvements des molécules sont si lents et difficiles. On connaît bien des liquides qui refusent de cristalliser et deviennent très visqueux, au point de paraître solides : les verres. Le sirop pur est probablement de ce genre, peut-être faudrait-il le refroidir beaucoup plus bas que ne le permet le congélateur (azote liquide?)
Pour ce qui est du glaçon d'eau salée, il aurait été intéressant de le goûter, car je pense qu'il n'était pas salé, ou très peu. En effet, l'eau salée qui gèle donne une phase "glace" beaucoup moins salée que la phase liquide. La structure feuilletée pourrait peut-être s'expliquer par un processus de cristallisation dans lequel la phase salée se concentre en sel pendant que l'eau peu salée cristallise, donnant ainsi un système à 2 phases qui s'empilent l'une sur l'autre? En tout cas, la congélation d'eau salée ne donne pas toujours des glaçons feuilletés, car ni la banquise ni les icebergs n'ont cette réputation.

25/02/1999 Réponse de Gérard Torchet :
N'ayant pas de réponses immédiates aux questions posées, j'ai reproduit vos expériences en laissant une nuit au congélateur de l'huile (d'olive), du sirop (d'orgeat) et de l'eau salée (à 20% environ en masse).
J'ai constaté au matin que l'huile était solidifiée, mais le sirop pas complètement. La température de solidification dépend de la nature chimique et de la forme des constituants élémentaires des corps. Dans le cas présent ce sont des sortes de chaînes qui glissent plus ou moins facilement les unes le long des autres. L'abaissement de la température rend les mouvements de plus en plus difficiles (ou la viscosité de plus en plus grande). La température de solidification dépend alors du corps (et sans doute de son degré de pureté). L'huile d'arachide se solidifie à 3 °C, l'huile d'olive à -6 °C, celle de soja à -16 °C et celle de tournesol à -17 °C. La température d'un congélateur peut ne pas être suffisante (se situant théoriquement aux environs de -18 °C) dans les deux derniers cas. Est-ce que ceci correspond à votre expérience ?
Je ne sais pas si les sirops présentent des températures de solidification aussi différentes selon leur nature (une expérience à faire?). Celui d'orgeat s'est solidifié sans problème... en trempant le récipient dans un liquide nettement plus froid (de l'azote à -196 °C !).
Je n'ai pas observé les lamelles dont vous parlez dans le cas de l'eau salée. Une hypothèse : suivant la concentration initiale en sel, la densité ne serait pas la même en haut et en bas du bac et conduirait à une solidification en couches successives. Les lamelles sont-elles horizontales ?

05/03/1999 Question de Alix Orsini, enseignante de cycle 2 à l'Ecole Jean Macé (93), cyrnosis@wanadoo.fr
Je remercie Mrs Torchet et Matricon de leurs réponses. Pour répondre à la dernière question de Mr Torchet, j'ai refait l'expérience, mes "lamelles" n'en sont plus, mais le glaçon s'effrite très facilement, verticalement et en position oblique. J'ai bien obtenu, un glaçon d'huile d'olive. Dans ma première expérience, il s'agissait d'huile de tournesol.(Je referai les tentatives avec un mélange réfrigérant:glace et sel et les différentes huiles)
Merci de me préciser que la solidification obtenue du sirop (de menthe) s'est fait à -196°, je suis consolée.
A Mr Matricon, j'ai goûté mes nouveaux glaçons d'eau salée dont je ne saurais donner les proportions sel et eau( ne sachant pas comment, les mesurer),en essayant de repérer, au dessus, au dessous, si il y avait une différence de concentration du sel, ils sont bien salés et je n'ai pas "senti" de différence.
Qu'en est-il alors de la banquise?

06/03/1999 Réponse de Jean Matricon
Doctus cum libro, ayant consulté l'Universalis, je comprends ce que vous avez observé : la glace qui se forme initialement à partir d'eau salée est effectivement de la glace douce, mais elle peut emprisonner des gouttelettes de saumure, et donc paraître salée. Pour ce qui est de la structure feuilletée, elle existe effectivement dans la partie inférieure, à cause du mécanisme que j'avais proposé, c'est-à-dire une séparation de phase entre glace non salée et eau salée. Les lamelles (1 mm d'épaisseur) seraient alors, toujours d'après mes références, verticales, mais ne s'étendraient pas à tout le cristal.

Je pense qu'il faut distinguer entre l'expérience faite dans le congélateur et la prise de la banquise en haute mer. En effet, dans le congélateur, on transforme en glace l'intégralité de l'eau salée. On a alors affaire à un processus non stationnaire, car, au fur et à mesure que la prise se développe, le liquidus devient de plus en plus salé, et la concentration en sel du solidus en équilibre avec ce liquidus évolue, probablement jusqu'à la concentration de l'eutectique, qui, si mes souvenirs sont bons, fond à -17° et correspond à une concentration en sel de 30%. La glace correspondante est alors franchement salée. Dans la mer, la variation de concentration en sel n'est pratiquement pas sensible, et la glace de banquise n'est pas salée (les esquimaux la font fondre pour la boire). Je viens de mettre en route une expérience dans mon congélateur, avec l'intention de la suivre d'heure en heure."

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L'air froid est-il plus lourd que l'air chaud ?
13/03/1999 Question de Jean Charles Hagnerè, enseignant de cycle 3 Jean-Charles.Hagnere@wanadoo.fr
Je suis instituteur en cycle 3 (CE2) et nous avons travaillé sur les états de la matière depuis pas mal de temps.
Après avoir étudié les solides et les liquides et mené des expérimentations sur leurs propriétés, nous travaillons en ce moment sur les gaz.
Après mise en évidence de la présence de gaz (boîte de jus de fruit avec paille qui se vide du liquide puis de "quelque chose qu'on ne voit pas mais qui doit exister puisque si on continue à aspirer, la boîte s'écrase sur elle-même", échappement de gaz d'un tube à essai apparemment vide qui dégage des bulles quand on le plonge dans l'eau)
- notion de place (volume de gaz) dans le corps d'une pompe:
gaz comprimé = volume restreint mais "quantité" de gaz égale puisque le ballon se gonfle autant
Comme nous l'avons vu pour les liquides, nous cherchons à connaître des gaz plus légers ou plus lourds que d'autres.
Systématiquement, les enfants ont pensé à l'hélium qui a servi à gonfler les ballons de notre opération Téléthon et au ballon à air chaud. Pour cette dernière solution, un enfant a proposé de gonfler un ballon de baudruche en le "branchant" sur la soupape d'un autocuiseur "rempli d'air"
Nous n'avons pas encore réalisé cette expérience.
Nous avons également construit un ballon à air chaud au dessus d'un réchaud : sac plastique très léger soulevant un trombone.

Nous pensons donc maintenant prouver que l'air froid est plus lourd que l'air ambiant de notre classe.
Personnellement, les mises en évidence de ce phénomène sont faciles : courant d'air froid dans les pieds en ouvrant un "congélateur armoire" ou absence de couvercle sur les "congélateurs bahut" dans les grandes surfaces. Néanmoins, des comparaisons de relevés de température entre le haut et le bas d'un congélateur ne me paraissent pas totalement efficaces.
Auriez-vous donc un moyen expérimental simple d'apporter une réponse à cette interrogation : l'air froid est-il plus lourd?

15/03/1999 réponse de Jean Matricon
Votre expérience sur l'air froid du congélateur est excellente, même si vous avez trouvé que la température est homogène à l'intérieur : en effet, l'air glacé du congélateur s'écoule en bas, non pas parce qu'il est plus froid qu'en haut, mais parce qu'il est au contact de l'air de la pièce qui est beaucoup plus chaud : du coup, il "tombe" vers le bas, alors que l'air de la pièce, lui, entre dans le congélateur en haut. La même expérience, classique, se fait en entrouvrant la porte d'une pièce quand il fait nettement plus froid dehors : la flamme d'une allumette est poussée vers l'extérieur en haut de la porte, et soufflée vers l'intérieur en bas. Dans ce même ordre d'idée, faire remarquer que les bacs à produits surgelés des grandes surfaces sont ouverts en plein air vers le haut, et néanmoins la température y reste de l'ordre de -18°C. Quand il s'agit d'armoires qui s'ouvrent latéralement, elles sont soigneusement fermées par des fenêtres à double vitrage.
On peut littéralement, avec un dewar contenant de l'azote liquide, "verser" de l'air très froid et le visualiser : losqu'on le penche, l'air très froid coule vers le bas et se voit par la condensation d'eau qu'il produit et qui forme brouillard.

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Le thermomètre à eau et le thermomètre à alcool
15/03/1999 Question de Laurence BERGER, enseignante de cycle 3, école de l'IUFM d'Alençon (61) BERGERJA@ACM.FR
Comment expliquer, par une expérience simple, que c'est la dilatation de l'eau colorée d'un thermomètre expérimental qui provoque la montée du liquide dans la tige (quand le réservoir est plongé dans l'eau chaude)?
Thermomètre expérimental:
- réservoir: petit pot en verre
- liquide: eau colorée
- tige: paille
D'autre part, pourquoi quand le liquide est de l'eau, cela ne fonctionne pas à température ambiante alors que cela fonctionne avec de l'alcool?

19/03/1999 Réponse de Gérard Torchet
- Si l'on veut montrer ce qu'est la dilatation (thermique), l'expérience proposée est simple. On convient d'appeler dilatation ce qui fait augmenter le volume d'un corps, qu'il soit gazeux, liquide ou solide, quand on le chauffe. Encore faut-il lier la montée du liquide dans la paille avec une augmentation de volume. On pourrait vérifier que la masse ne change pas en plaçant l'ensemble du thermomètre expérimental sur une balance, d'où l'on pourrait déduire (mais pas en cycle 3 !) que la masse volumique (masse de liquide divisée par le volume) a diminué.
On (les élèves) peut se demander quelle autre cause que la chaleur pourrait provoquer la montée. Elle ne se produit pas si on plonge le thermomètre dans l'eau froide (sauf si la paille a un très petit diamètre, mais c'est une autre histoire). La pression de l'air reste la même, alors...
En fait, l'expérience met en évidence le phénomène de dilatation. On pourrait aussi chauffer un fil de cuivre (tendu) et constater son allongement pour montrer que c'est un phénomène général.
- Tel qu'il est décrit, comment le thermomètre peut-il fonctionner à température ambiante (= eau du réservoir et eau de la cuvette -dans laquelle on le plonge- à la même température ?) ? Voulez-vous dire que, plongé dans l'eau chaude, le liquide du réservoir monte plus haut quand c'est de l'alcool et non de l'eau ? Les liquides ne se dilatent pas tous de la même façon et l'expérience "marche" mieux avec l'alcool.

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Les corps pâteux
29/03/1999 Question d'Anne-Marie Roussel, IUFM 85 roussel@pl.iufm.fr
Un corps pur passe de l'état solide à l'état liquide à une température précise. Cela signifie-t-il que les corps pâteux sont tous des mélanges ? Pourtant la paraffine peut devenir molle lorsqu'on la chauffe et c'est un corps pur. Qu'en est-il ?

30/031999 Réponse de Jean-Louis Basdevant
La distinction solide-liquide n'est pas absolue, je crois, et subtile (ou, encore, dire que la matière existe sous 3 formes: liquide, solide, gaz est un peu sommaire). J'ai toujours gardé le souvenir du fait que si on pose une bougie horizontalement sur 2 supports à ses 2 extrémités, elle reste droite. Si on fait la même chose avec un bâton de cire à cacheter, le bâton se courbe sous son poids. Le bâton est "pâteux", voire visqueux ou liquide, sur une échelle de temps longue, alors que la bougie est "solide". Mais si on tape dessus, la bougie est molle et la cire à cacheter est dure (dans les même conditions de température et de pression). (On peut extrapoler à la lave des volcans etc.)

Il y a d'autres formes drôles de la matière. Le Silly Putty (qui doit bien encore exister dans les magasins de jouets) est mou à basse vitesse, mais très élastique à plus grande vitesse (de même les pâtes dégoûtantes avec lesquelles les dentistes font des moulages). A l'inverse, il y a les liquides non-newtoniens, visqueux à basse vitesse et très fluides quand on les agite (par exemple de la peinture "qui est fluide sur le pinceau, mais qui ne coule pas sur le mur"!).
De même, il y a, dans l'industrie du caoutchouc, des polymères (des corps purs) de formules voisines, qui ont des propriétés mécanique d'une diversité fascinante. (De la super balle presque parfaitement élastique à des gommes très "tendres" qui ne rebondissent pas et ont une excellente adhérence pour les voitures de course).

Je pense que l'énoncé "tout corps pur a une température de fusion donnée" est un peu trop catégorique. Surtout si l'on introduit la notion de corps "pâteux".

30/03/1999 Réponse de Martin Shanahan
Tout a fait d'accord avec J L Basdevant.En effet cette classification en "état solide" et "état liquide" est souvent arbitraire et une conséquence du fait que l'homme essaie de mettre les choses dans "les petites boites" pour faciliter sa compréhension!
Les polymères (plastiques) sont un bon exemple de l'exception à la règle.Si un polymère possède une large distribution de masses moléculaires-c'est à dire que les molecules,ou groupes d'atomes liés les uns aux autres,ont beaucoup de tailles différentes,comme une assiette de spaghetti avec beaucoup de longueurs différentes, le processus de fusion peut avoir lieu sur une plage de températures de plusieurs degrés. En plus, ceci peut dépendre de la vitesse de chauffe! Ceci peut expliquer,du moins partiellement ,le comportement observé avec la paraffine -elle est chimiquement pure mais possède une gamme de masses moléculaires.Ceci est souvent modélisé (phénomènologiquement) par une partie élastique ( allongement proportionnelle à la force appliquée-donc solide ) et une partie visqueuse ( vitesse d'allongement proportionnelle à la force -donc liquide ) dans le même corps! Si le polymère subit un choc mécanique, il se porte plutôt comme un solide, mais s'il subit une force qui augmente lentement, il se porte plutôt comme un liquide-cf. commentaire de JLB.

01/04/1999 Message d'Anne-Marie Roussel, IUFM 85 roussel@pl.iufm.fr
Je vous remercie pour ces renseignements : encore une fois, nous pouvons constater que la nature est bien complexe et qu'il est parfois difficile de faire rentrer les choses dans des classifications bien nettes. C'est un des problèmes quand on veut faire des sciences à l'école élémentaire, car on s'attaque parfois à des problèmes ardus. Je retiens donc de votre réponse que : des substances pures formées de molécules complexes ont donc des propriétés mécaniques très diverses. De plus je crois que l'influence de la température variera selon les substances. En conséquence, seuls les corps purs atomiques (métaux) ou moléculaires avec de petites molécules, (eau, alcool) , ont peut-être trois états bien nets.

01/04/1999 Réponse de Jean-Louis Basdevant
Je crois que c'est tout à fait correct et bien vu, au moins dans les conditions de température , de pression et de densité "a peu prés" normales.
Pas "normales" veux dire que les propriétés mécaniques, magnétiques etc. d'objets sous haute pression comme le cœur de la Terre, ultra-denses comme les naines blanches sont à nouveau insolites. Mais c'est entrer dans quelque chose de plus compliqué (de même que l'état plasma de milieux ultra chauds comme le soleil).
Dans des conditions "normales" une petite molécule (H2O ou C2H5OH) est très "rigide" et indéformable, contrairement à une longue chaîne polymérisée.
L'influence de la pression est un phénomène courant. En appuyant une lame de couteau ou un fil métallique sur un pain de glace, on s'aperçoit que la glace fond à l'endroit où s'exerce la pression, et se resolidifie au dessus. On peut ainsi "traverser" un pain de glace avec un couteau sans qu'il soit, au bout du compte, tranché en deux.

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Usages du cobalt
01/04/1999 Question de M. Verdon, étudiant, verdon@pl.iufm.fr
A propos des activités possibles en école primaire sur les aimants:
le cobalt est un métal attiré par les aimants.
A partir de cette constatation, nous nous sommes interrogés sur les utilisations du cobalt pour des applications de la vie courante et où l'on peut en trouver.

12/04/1999 Réponse de Marc Julia
Usages du cobalt:
1)bombes dites au cobalt pour irradier tumeurs
2)utilisation considérable d'alliages samarium-cobalt et apparentés pour aimants permanents (petit appareillage pour automobiles) Ce grand débouché a même fait augmenter le prix!
3) dans les accumulateurs dits "au nickel" il y a aussi du cadmium qui va être proscrit par les autorités pour cause de toxicité ; il sera remplacé par du cobalt

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La raréfaction de l'oxygène en altitude
01/05/1999 Question de Martine Besson, enseignante de cycle 3 à   l'IEN de Rumilly (74), mbesson@cur-archamps.fr ,
Comment peut-on expliquer aux enfants le phénomène de la raréfaction de l'oxygène dans l'air en altitude?
Quel rôle joue l'ozone en général?

18/05/1999 Réponse de Martin Shanahan
" Comment peut-on expliquer aux enfants le phénomène de la raréfaction de l'oxygène dans l'air en altitude?
Je pense que la façon la plus facile pour expliquer ce phénomène, quoi que pas entièrement rigoureuse, est de comparer la terre à un plat de nourriture chaude où on voit la vapeur disparaître lorsqu'elle se distance du plat -il y a de moins en moins de vapeur donc il y a raréfaction. Plus exacte mais moins facile à expliquer est le fait que les molecules d'air (et pas seulement l'oxygène) sont de moins en moins attirées par la pesanteur en altitude,étant plus loin de la terre. Avec leur mouvement aléatoire -elles sont en mouvement continu à cause de leur température -il y a de plus en plus de chance pour qu'elles se dirigent vers l'extérieur et quittent la planète. En moyenne ceci provoque une raréfaction.

Quel rôle joue l'ozone en général?"
A part la barrière pour certains rayons nocifs (sujet "a la mode") je ne connais pas la réponse a cette partie.

19/05/1999 Réponse de Jean Matricon :
"La difficulté d'expliquer proprement l'équilibre atmosphérique, démontrée en particulier par l'explication inexacte du rôle de la pesanteur, est telle qu'à mon avis, il vaut mieux s'abstenir de donner une explication, tout juste se servir d'une comparaison : la pile d'oranges du marché montre comment le nombre d'oranges dans une couche ne peut que diminuer au fur et à mesure qu'on s'élève. De la même manière, mais pour des raisons physiques différentes, le nombre de molécules d'air, donc
d'oxygène qui en représente un cinquième, décroît quand l'altitude augmente.
Si on veut absolument aller un cran plus loin dans l'explication, il faut parler d'abord de la pression comme résultant des chocs des molécules : plus il y a de molécules, plus il y a de chocs, plus la pression est élevée. Deuxième étape, il faut relier la pression au poids qui appuie sur l'air, comme la pression dans la pompe à vélo se relie à la force avec laquelle on pousse. Troisième étape, la pression de l'air au niveau du sol est liée au poids de l'air qui est au dessus, et plus on monte, moins il reste d'air au dessus, donc moins il y a de pression, donc moins il y a d'oxygène.
Difficile tout ça"

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Les châteaux d'eau
19/05/1999 Question d'Alain Briel, enseignant de cycle 3 à l'école Hortensias (69) ecole.hortensias@wanadoo.fr
Nous avons des questions sur les châteaux d'eau et nous ne trouvons pas de réponse satisfaisante dans les livres à notre disposition:
Faut-il toujours une pompe pour monter l'eau en haut des châteaux, ou l'eau monte-t-elle seule (si le château est plein d'eau par exemple)?
Quelle est l'utilité véritable du château d'eau? le stockage, ou la régulation du débit et de la pression?
Les châteaux d'eau sont-ils obsolètes? nous sommes dans une grande ville (Lyon) et nous pensons qu'il n'y pas assez de châteaux pour toute l'eau que nous consommons.

20/05/1999 Réponse de Jean Matricon
Le rôle d'un château d'eau est double : d'une part, c'est un réservoir qui permet de délivrer beaucoup d'eau aux heures de grosse consommation (et qu'on remplit aux heures creuses), d'autre part, il assure à l'eau une pression constante et suffisante pour qu'elle jaillisse bien des robinets.
Cette pression est la pression hydrostatique qui résulte de la position élevée du réservoir.
Pour le remplir, il faut évidemment une pompe qui refoule l'eau depuis la nappe, la source ou la station de filtration, et lors d'une panne d'électricité un peu longue, on est également en panne d'eau.
Je ne pense pas que les châteaux d'eau soient obsolètes, d'ailleurs on continue d'en construire, mais dans les grandes villes, je pense qu'on les dissimule, et qu'on remplace la pression hydrostatique due à la hauteur par une pression de gaz comprimé au-dessus de l'eau, dans des réservoirs souterrains.

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Pourquoi l'eau prend-elle plus de place à l'état solide qu'à l'état liquide?
19/05/1999 Question de Michel Allier, enseignant de cycle 2 à l'école de la Talaudière dans la Loire
Pourquoi l'eau prend-elle plus de place à l'état solide qu'à l'état liquide?
Voilà la question que se pose mes élèves de CE1. Pourriez-vous m'indiquer un schéma explicatif correspondant à leur niveau de perception?

20/05/1999 Réponse de Jean Matricon
L'eau est un liquide bizarre, aux propriétés étranges, qui sont justement celles qui la rendent si fondamentale pour la vie. La différence entre l'état cristallisé de la glace et l'état désordonné de l'eau liquide tient au fait que dans le premier, les molécules d'eau, qui ressemblent à la tête de Mickey (un gros rond, l'oxygène, et deux larges oreilles, les hydrogènes) s'ordonnent dans l'espace de façon très contraignante, chaque oxygène d'une molécule devant être aligné avec la direction de la liaison oxygène-hydrogène de la molécule voisine. Essayez de construire cet empilement de têtes de Mickey en respectant cette contrainte, et vous verrez qu'il ne peut pas être compact. De ce fait, les molécules ne peuvent pas se rapprocher, alors que dans l'eau liquide, cette contrainte d'alignement n'est plus assez forte comparée à l'énergie d'agitation thermique, et les molécules glissent les unes sur les autres en étant bien plus proches en moyenne. Il faut remarquer que juste à 0°, l'eau se "souvient" encore un peu de l'état de glace et des contraintes qu'il impose. Elle n'est pas tout-à-fait à son maximum de compacité, qu'elle n'acquiert qu'à 4° : entre 0° et 4°, l'eau se contracte et ne commence à se dilater qu'au delà de 4°.

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Les odeurs de parfum sont-elles des gaz
26/05/1999 Question de Pierre Grossetete. Professeur des écoles de cycle 3 à l'école des Iles de Mars Pont de Claix pgcd@club-internet.fr
Un élève de CE1 pose la question suivante : est-ce que les odeurs de parfum sont des gaz?
La collègue nous demande notre avis !!
Pour moi l'odeur des parfums vient du dégagement de molécules d'aldéhydes, mais on ne peut pas considérer cela comme un gaz.
Qu'en pensez-vous?

26/05/1999 Réponse de Jean Matricon :
L'odeur des parfums, comme toutes les autres sensations olfactives, est déclenchée par le contact, sur les terminaisons sensorielles de l'olfaction, de molécules de tailles variables, mais toutes portées par l'air inspiré. La notion de gaz est imprécise lorsqu'il s'agit de molécules extrêmement diluées, portées par le mélange de gaz qu'est l'air. Cependant, la plupart des substances organiques dont la masse molaire n'excède pas une centaine ont, à température ambiante, une tension de vapeur non négligeable, ce qui veut dire qu'elles existent à l'état gazeux en équilibre avec le liquide (ou le solide). Tout ça pour dire qu'à mon avis, une molécule odorante n'est "perçue" qu'à l'état gazeux, même si ce qu'on renifle a l'air d'un liquide (le benzène) ou d'un solide (le camphre).

26/05/1999 Réponse de Gérard Torchet :
Il faut sans doute essayer de préciser les termes. Une odeur est le résultat de la rencontre entre un type de molécule et... un nez (dans lequel se trouvent les terminaisons du nerf olfactif) relié à un cerveau.
La molécule en question et quelques autres identiques sont au départ diluées dans un gaz (par exemple l'air), un liquide ( par exemple l'eau) ou un solide (un savon). Les molécules ne forment donc pas, à elles seules, un "état" de la matière. Lorsqu'elles sont libérées, par exemple en chauffant le liquide ou le solide (car dans un gaz, elles sont déjà libres), elles voyagent, en général dans l'air, jusqu'au nez. Le gaz, c'est le moyen de transport des molécules odorantes. On a longtemps pensé que l'odeur était exclusivement associée à des fonctions chimiques, comme dans les aldéhydes. Il est intéressant de noter qu'on a aussi mis en évidence, depuis quelques dizaines d'années, le rôle de la forme des molécules. A un site olfactif d'un type donné correspond une odeur caractéristique (camphre, menthe...) lorsqu'une molécule de forme appropriée vient s'y loger (comme 2 pièces d'un puzzle se logent l'une dans   l'autre)."

27/05/1999 Réponse de Martin Shanahan
Il est reconnu (par quel moyen, je l'ignore) que le mâle peut "sentir" une femelle vierge a 11 km! Elle a moins de 0,0001 mg de la substance responsable sur ou dans) elle. Il paraît que c'est un alcool ( cela veut dire qu'il contient un (ou des ) groupement(s) -OH)de formule C16H29OH. Le mâle peut (apparemment) détecter une molécule du produit!
Donc le sens de "gaz" disparaît complètement dans ce contexte !

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L'agitation de l'air favorise-t-elle l'évaporation ?
17/09/1999 Question de Bernard Theys, cycle 3, db140279@club-internet.fr
Lors d'une préparation de séance sur la sensation de froid qui accompagne l'évaporation, la question s'est posée de savoir pourquoi, quand on utilise un ventilateur (qui brasse de l'air chaud), l'agitation de l'air favorise le processus d'évaporation.

17/09/1999 Réponse de Gérard Torchet
"Lorsqu'une assiette remplie d'eau se trouve sur une table, il ya, au voisinage de la surface liquide, de la vapeur d'eau (un gaz, que l'on ne voit donc pas). Si l'on supprime cette vapeur, une partie de l'eau liquide se transforme en vapeur pour remplacer celle qui a disparu. L'eau liquide "s'évapore". Le vent favorise l'évaporation (séchant les trottoirs mouillés ou le linge pendu à l'extérieur) en balayant la vapeur au fur et à mesure qu'elle se forme. Le ventilateur joue le même rôle, même s'il brasse de l'air chaud : dans un premier temps, on peut dire que le coup de balai (d'air) est plus important que la température du balai.
Mais la température joue aussi un rôle. A une température donnée, le liquide ne s'évapore pas s'il est surmonté d'une certaine quantité maximale de vapeur (on parle de pression de vapeur "saturante"). Tant que cette quantité n'est pas atteinte, le liquide a tendance à s'évaporer (l'assiette se vide même s'il n'y a pas de ventilateur, sauf si elle se trouve dans une salle de bain... après le bain). Le ventilateur accélère le processus. Si la température est plus élevée, la quantité de vapeur maximale qui peut être atteinte est aussi plus élevée, ce qui facilite aussi l'évaporation. Les deux effets, courant d'air et air chaud, sont combinés dans le sèche-cheveux."

18/09/1999 Question de Bernard Theys, cycle 3, db140279@club-internet.fr
Merci pour cette réponse, mais nous voudrions un complément d'information : si nous avons bien compris, la quantité de vapeur d'eau située au dessus de la coupelle est supérieure à celle qui se trouve à 20 cm (par exemple). Donc la quantité de vapeur présente dans l'air varie de façon significative en fonction de la distance à une source éventuelle d'eau ? Pourquoi ne se répend - elle pas dans tout l'air environnant ("un gaz occupe tout le volume dont il dispose")?
Pourriez vous nous indiquer un livre (facile) qui nous permettrait d'approfondir la question?

21/09/1999 Réponse de Gérard Torchet
Votre remarque est justifiée. Dans une salle sans courants d'air, où l'air est partout à la même température, la vapeur d'eau occupe "tout le volume dont elle dispose". Si j'ai privilégié le voisinage de la surface liquide, c'est que c'est la région où s'opère la vaporisation de l'eau. La quantité de vapeur d'eau (comme pour l'air) varie avec l'altitude et la température, mais ces effets sont négligeables dans une salle. En fait, du moins dans nos régions, l'air contient toujours de la vapeur d'eau, un peu (air sec) ou beaucoup (air humide) ; il est rarement saturé de vapeur d'eau (sauf dans une salle bains). La comparaison entre la teneur en vapeur d'eau de l'air d'une pièce et celle d'un air saturé (à une température donnée) fournit le degré hygromètrique de l'air, mesuré avec un hygromètre (de l'ordre de 60 % dans les appartements).
L'évaporation de l'eau liquide est évidemment d'autant plus rapide qu'on la place dans un air (ou un courant d'air) plus sec.
Il n'est pas simple de vous indiquer un livre "facile". Pour interpréter le changement d'état liquide->gaz, les physiciens (thermodynamiciens) introduisent des grandeurs délicates à manipuler (par exemple la pression dite "partielle" des différents gaz qui composent l'air humide). De plus, les livres parlent toujours de l'ébullition et rarement de la vaporisation
à toute température (qui me semble être votre sujet d'intérêt). En voici deux :
- Enseigner la physique à l'école primaire, J.-P. Bonan, Hachette Education, 1998
(4 pages sur vaporisation et liquéfaction, avec propositions d'expériences) ;
- Le chaud et le froid, J.-P. Maury, Hachette/Palais de la découverte, 1987 (excellent petit livre, mais peut-être difficile à trouver).

07/10/1999 Réponse de Jacques Dufaux
Bonjour, un livre plus récent de JP Maury: la glace et la vapeur, collection ''papa dis- moi'', Palais de la découverte, éditions OPHRYS 1989

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Pourquoi certains solides peuvent passer par un état liquide et gazeux et d'autres non ?
30/09/1999 Question d'Anne Doll, enseignante de cycle 3 à l'école Marcel Pagnol dans la Vienne anne.doll@libertysurf.fr
Je suis en ce moment entrain de préparer ma progression sur les états de la matière et je me suis demandée comment j'allais pouvoir expliquer aux enfants que certaines matières pouvaient (comme l'eau, la silice, les métaux )dans certaines conditions de température et de pression, changer d'état de manière réversible, alors que d'autres matières (comme le carton, le bois) ne changeaient pas d'état mais étaient transformées (charbon, CO2).
Pourquoi certains solides peuvent passer par un état liquide et gazeux et d'autres non ?

30/09/1999 Réponse de Jean-Louis Basdevant
Avant tout, le carton et le bois brûlent si on les chauffe parce qu'on fait
cette opération dans l'AIR qui contient de l'oxygène. Ca arrive d'ailleurs
à beaucoup de métaux (magnésium, aluminium etc.).
En outre, le carton et le bois sont des corps compliqués. Si on les fait cuire (en atmosphère neutre), on peut distiller divers corps plus simples comme du gaz (c'était employé dans les moteurs à gazogène), recueillir des goudrons (on en parle beaucoup à propos des cigarettes). L'échauffement de corps comme le bois provoque avant tout quantité de transformations chimiques, car les molécules organiques complexes qui composent la cellulose sont vite instables au delà d'une certaine température.
Les cuisiniers connaissent bien cela (ils font de la cuisine avec des substances pas tellement différentes du carton ou du bois). Je pense donc que Jean Matricon va, une fois encore, nous donner une explication savoureuse. Le sucre est un corps intermédiaire: il commence par fondre, puis se transforme en caramel, mais il ne faut pas pousser l'échauffement trop loin.

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Pourquoi les bateaux flottent-ils ?
01/10/1999 Question d'Emmanuel Yvon, enseignant de cycle 3 à l'école de Triaize en Vendée. LES3ILES85.TR@wanadoo.fr
Travaillant actuellement sur la "flottabilité" d'un objet (dégager des critères sur cette même flottabilité), je me trouve un peu ennuyé pour expliquer SIMPLEMENT pourquoi les bateaux flottent...et j'ai donc du mal à dégager ces critères qui ne sont pas seulement la masse, la matière ou le volume.
C'est pourquoi je souhaite:

quelques explications théoriques afin de m'approprier le problème de façon plus claire
des pistes expérimentales pour que les enfants comprennent le phénomène.

04/10/1999 Réponse de Jean Matricon
L'explication "théorique" réside dans la célèbre "poussée d'Archimède" : tout corps plongé dans un liquide subit de la part de celui-ci une force verticale dirigée de bas en haut, égale au poids du liquide déplacé. De deux choses l'une, ou bien le poids de ce corps est supérieur à la poussée d'Archimède, et le corps coule, ou bien il est inférieur, et le corps flotte.
C'est vite dit, mais ça n'est pas forcément très clair. Que signifie "liquide déplacé"? Quand j'immerge en entier dans de l'eau un objet dont le volume est un litre, le volume d'eau déplacé vaut précisément un litre, dont la masse est 1kg. La poussée d'Archimède vaut 1kg x 9,81=9,81N. Tant que je ne l'ai pas entièrement enfoncé, le volume déplacé ne correspond qu'à la partie immergée, et la poussée d'Archimède est inférieure à cette valeur. La question de flottabilité est alors un problème d'équilibre de forces, le corps immergé étant soumis à deux forces de sens opposés, son poids et la poussée d'Archimède. L'une est constante (le poids), l'autre varie avec l'enfoncement (la poussée). Si l'équilibre entre ces deux forces est atteint avant immersion complète, le corps cesse de s'enfoncer et flotte. Si l'équilibre n'est jamais atteint, ce qui signifie que la densité moyenne du corps est supérieure à celle de l'eau, le corps coule irrémédiablement. Le corps qu'on immerge n'a pas besoin d'être homogène pour que la loi s'applique. Un bateau est en fait une boîte métallique étanche en ferraille, pleine d'air. Elle n'est donc pas vraiment lourde, et son poids est inférieur au poids d'un volume égal d'eau. Donc elle flotte. Si on la remplit d'objets lourds, par exemple des morceaux de plomb ou de cuivre, il vient un moment où son poids dépasse celui du même volume d'eau, et elle coule.
Je propose la petite expérience suivante, qui nécessite un matériel peu coûteux : une cuvette pleine d'eau, un gobelet en plastique de qualité moyenne, de l'alcool à brûler, de l'eau et du sel.
-1 on remplit à moitié le gobelet d'alcool et on le dépose sur l'eau. il flotte évidemment, et on le remplit avec précaution, toujours d'alcool, jusqu'au bord. Il flotte toujours, et son bord est bien à quelques millimètres au-dessus du niveau de l'eau.
-2 on refait l'expérience en le remplissant d'eau. Juste quand il est plein, il coule, ou presque, en tout cas l'eau affleure le bord.
-3 même expérience, avec de l'eau bien salée. Pour obtenir vite de l'eau bien salée, il est commode de chauffer l'eau avec plein de sel dedans, de laisser refroidir et de décanter. Cette fois, on constate que le gobelet coule avant d'être rempli jusqu'au bord.

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Soulever un glaçon avec une ficelle
05/10/1999 Question d'Aurélien Perroud, enseignant stagiaire dans les Bouches-du-Rhône, aurelien.perroud@caramail.com
Une expérience connue consiste à soulever un glaçon par une ficelle. Celle-ci est fixée au glaçon en y déposant du sel. Quelle est l'explication possible alors que généralement on dit que le sel fait fondre la glace.

07/10/1999 Réponse de Gérard Torchet :
La solidification de l'eau pure se produit à 0 °C mais celle de l'eau salée intervient à une température plus basse, disons par exemple à - 5 °C. Un peu de sel en surface d'un glaçon donne naissance à une goutte d'eau salée qui demeure liquide tant que sa température est supérieure à - 5 °C. Mais comme elle est en contact avec le glaçon qui, lui, est plus froid et bien plus gros, elle se solidifie rapidement. Le glaçon joue en quelque sorte le rôle du compartiment froid d'un réfrigérateur, ou du congélateur, dans lequel on place un verre d'eau salée. Une chaussée salée en hiver peut très bien "regeler".
"Le sel fait fondre la glace". Il me semble que cette expression usuelle doit être maniée avec précaution devant des élèves. Surtout si l'on vient de montrer qu'un glaçon se liquéfie quand on le chauffe !
Il faudrait faire constater que la goutte liquide en surface n'est pas de l'eau pure (si chacun dispose d'un glaçon, chez lui ou en classe)

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Comment fabriquer de l'oxygène et du gaz carbonique
09/10/1999 Question de Dominique Chopard, enseignant de cycle 3 à l'école Saint-Blaise dans les Hautes Alpes, saintblaise05.dominique@wanadoo.fr
Comment pourrait-on fabriquer facilement de l'oxygène en classe ?
Comment pourrait-on fabriquer facilement du gaz carbonique autrement que par notre respiration ?

12/10/1999 Réponse de Jean Matricon
Pour l'oxygène, je préconise une méthode simple et efficace, qui demande seulement un produit de consommation courante, l'azote liquide. Il suffit de fabriquer un entonnoir conique en cuivre, dont le sommet est fermé et terminé par une structure pointue. On remplit ce cône d'azote liquide (température -192°C) et l'oxygène de l'air, qui bout à -185°C, se condense sur les parois externes du cône et coule goutte à goutte en bas le long de la pointe. Il suffit de le recueillir. Il existe d'autres méthodes, comme le chauffage de certains peroxydes ou chlorates, mais c'est un peu dangereux, et ça peut donner de mauvaises idées, le chlorate étant un produit courant de désherbage dont il vaut mieux ne pas trop montrer toutes les bêtises qu'on peut faire avec.
Pour ce qui est du gaz carbonique, il suffit de traiter du calcaire avec de l'acide chlorhydrique, ou même du vinaigre, pour obtenir autant de CO2 qu'on veut.

14/10/1999 Réponse de Richard-Emmanuel Eastes
En ce qui concerne la production de dioxygène, il me semble qu'une alternative assez simple à réaliser consiste en l'électrolyse d'une solution aqueuse saline (soude par exemple) à l'aide d'un générateur de courant continu (le courant alternatif conduirait à l'obtention de deux mélanges tonnants 2H2 + O2). Le gaz produit à l'anode (électrode reliée au pôle + du générateur) est du dioxygène (attention, la présence d'ions chlorures dans la solution saline mène à la production conjointe de dichlore avec certains types d'électrodes).
Je propose également de recueillir le gaz obtenu par décomposition de l'eau oxygénée concentrée (la dismutation du peroxyde d'hydrogène H2O2 conduit à H2O + 0.5 O2). La chaleur et diverses substances accélèrent cette décomposition : acides, bases, ions fer II, etc.
Si l'enseignant désire réaliser l'une de ces deux expériences, je pourrai lui donner quelques indications d'ordre expérimental supplémentaires.

15/10/1999 Réponse de Michel Boyer :
Autre solution également facile à mettre en œuvre : faire agir une solution de permanganate de potassium acidifiée par un peu d'acide sulfurique sur une solution d'eau oxygénée (prendre de l'eau oxygénée à 10 ou 20 volumes du commerce ; ajouter un peu d'acide et quelques cristaux de permanganate de potassium) l'oxygène se dégage spontanément dans le tube ; on peut directement faire le test de combustion.
Au point de vue réaction chimique, il s'agit de l'oxydation de l'eau oxygénée (dans laquelle l'oxygène est au degré d'oxydation -1) en oxygène (degré d'oxydation 0) par l'ion MnO4- en milieu acide.

03/12/1999 Réponse d'André Pousse, scientifique, pousse@chimie.u-strasbg.fr
J'ai lu un certain nombre de réponses apportées aux questions des enseignants, en particulier celle qui concerne la production d'oxygène gazeux. Les méthodes indiquées sont tout à fait judicieuses. Il me semble cependant que la méthode le plus simple consiste à faire couler goutte à goutte dans une solution de soude à 10%, à laquelle on a ajouté quelques cristaux (quelques milligrammes) de chlorure de cobalt, de l'eau oxygénée du commerce. Le dégagement d'oxygène commence aussitôt et on peut en régler le débit avec l'addition goutte à goutte de l'eau oxygénée. Le débit cesse dès qu'on interrompt l'addition d'eau oxygénée.

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Combustion d'une bougie dans un bocal
14/10/1999 Question de Dominique Chopard, enseignant de cycle 3 à l'école Saint-Blaise dans les Hautes Alpes, saintblaise05.dominique@wanadoo.fr
Tout d'abord merci de nous offrir votre aide précieuse. (cf question précédente)
Pour le C02, pas de problème.
Pour l'oxygène, la mise en place est trop compliquée. Je vais voir à l'hôpital s'ils peuvent nous en fournir dans une bouteille plastique.
Je vous pose une autre question survenue lors de notre dernière expérimentation.
Un enfant a émis l'hypothèse que lorsque qu'une flamme s'éteint ( quand elle se consume dans un bocal) c'est parce que la flamme produit un gaz qui provoque son extinction. Que dois-je lui répondre ?

14/10/1999 Réponse de Jean-Louis Basdevant :
Qu'il a raison et qu'il a de bonnes idées. Que ce qui se passe est que le fait de brûler transforme un gaz O2 qui permet de brûler en un autre C02qui ne le permet pas (on ne peut pas respirer dans du CO2).
Attention, savoir si c'est du CO2 (qui éteint) qui est produit, ou bien de l'O2 (qui fait brûler) qui est consommé est une affaire de sophistes grecs.

14/09/1999 Réponse de Martin Shanahan
"Un enfant a émis l'hypothèse que lorsque qu'une flamme s'éteint ( quand elle se consume dans un bocal) c'est parce que la flamme produit un gaz qui provoque son extinction. Que dois-je lui répondre ?"
Oui et non! En brûlant, la matière en question consomme l’oxygène présent. Sans oxygène, un des combustibles (l'autre étant la substance enflammée), la combustion ne peut plus continuer. Donc, la flamme s’éteint si il n'y a plus d’oxygène. Toutefois, dans certaines conditions, sans assez d’écoulement local d'air, il peut rester de l’oxygène mais qui est séparé de la flamme par une "couverture" de produits de combustion, notamment le dioxyde de carbone si la substance enflammée est organique, c.a.d contient du carbone. Si la flamme n'est pas très grande, il n'y a pas beaucoup de convection (brassage d'air dû aux différences de température), et étant donné que le dioxyde de carbone est plus dense que l'air (plus lourd par unité de volume),le récipient se remplit a partir du bas avec ce gaz. Lorsqu'il atteint le niveau de la flamme, il "pousse" l'air, contenant l’oxygène, vers le haut, empêchant le contact nécessaire pour la combustion. Notons que l'effet est passif; le dioxyde de carbone n’éteint pas la flamme par une action directe. (Des questions de diffusion mutuelle des gaz (des mélanges air/dioxyde de carbone ) interviennent également, mais il ne faut pas trop compliquer la question!).

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Les polymères
18/10/1999 Question de Jean-François Ortemann, enseignant de cycle 3 à l'école d'Areines (41) XOrtemann@aol.com
Nous souhaitons aborder les polymères et la matière molle avec les enfants . Pourriez-vous me donner une liste des polymères naturels et artificiels . Ainsi que le principe des polymérisations par catalyse et d'autres types de polymérisations?
est-ce l'hévéa ou le caoutchouc naturel , le polymère?
Le jaune d’œuf est-il un polymère ou entraîne-t-il une polymérisation de l'huile?
En ce qui concerne les matériaux composites pourriez-vous me donner des exemples
est-il vrai qu'ils additionnent les propriétés des matériaux dont ils sont faits
Peut-on tester en classe de façon simples ces matériaux?
Pourriez-vous me situer les uns par rapport aux autres ces termes polymères, polymérisation ,surfactant et colloides à l'aide d'exemples simples.

19/10/1999 Réponse de Richard-Emmanuel   Eastes
>Le jaune d’œuf est-il un polymère ou entraîne-t-il une polymérisation de l'huile ?
Le jaune d’œuf contient de la lécithine, une molécule aux propriétés tensio-actives (telles qu'en présentent les détergents). L'action de cette molécule est de favoriser la création de micelles, microscopiques goutelettes d'huile dispersées dans la phase aqueuse (le vinaigre dans le cas de la fabrication de la mayonnaise), qui confèrent à l'émulsion ainsi constituée, son opacité (les microgouttelettes diffusent la lumière dans toutes les directions) et sa consistance.
Le jaune d’œuf n'est donc responsable d'aucun processus de polymérisation ; la lécithine "enrobe" simplement les gouttelettes d'huile, grâce à une partie hydrophobe tournée vers l'intérieur de la micelle, et une partie polaire hydrophile orientée vers la phase aqueuse. C'est ce caractère, à la fois hydrophile et hydrophobe de la molécule (caractère "amphiphile"), qui permet la dispersion des micelles dans l'eau. Dans le cas du lait, une protéine nommée caséine joue le même rôle que la lécithine en assurant la dispersion des lipides dans le mélange. La dénaturation de la caséine, par acidification par exemple, conduit à la libération des graisses, qui ne sont alors plus solubilisées : le lait "caille".

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Pourquoi l'alcool dilué dans l'eau se trouble lorsqu'on le mélange avec de l'huile
24/10/1999 Question de Jocelyne Crinière, enseignante de cycle 3, Jules Lenorman (Loiret) ikosal@club-internet.f
Nous menons une activité (niveau CM2) de mélange de liquides avec de l'eau (suite à un article de journal sur les "marées noirs"). Nous avons constaté que des liquides étaient miscibles d'autres pas. Nous avons abordé la notion de densité...Nous posons la question suivante lorsqu'on mélange eau, huile alcool à 90° le mélange eau alcool se trouble, pourquoi ?
Notre question vient du fait que nous constatons que lors du mélange eau + alcool + huile, (après avoir agité) l'huile remonte à la surface. "