On sait tous que l'eau gèle à 0°C. Pourtant, savez-vous que l'eau de mer se comporte un peu différemment ?
Difficulté
Facile
Durée
1 heure(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre
- Matériel et outils
Verre 
Un verre est un récipient utilisé pour boire de forme tubulaire, dont les parois sont solidaires et hermétiques. Il est destiné à recevoir des liquides. Il est constitué d'une paraison (corps ou contenant du verre), d'une jambe et d'un pied. Le terme désigne aussi, par métonymie, le contenu de ce récipient : on dit qu'on "boit un verre d'eau".
Marqueur effaçable 
Feutre dont l'encre s'efface facilement.
Sel 
Le sel de table, sel alimentaire ou sel de cuisine, est composé essentiellement de chlorure de sodium. Il se présente sous différentes formes: gros sel, sel fin, fleur de sel.
Cuillère à café 
Cuillère à café
Étape 1 - Assembler le matériel
Pour cette expérience nous aurons besoin de :
- 2 verres
- un marqueur (ou un stylo) et des post-its
- sel
- une petite cuillère
- un congélateur/freezer
Étape 2 - Préparer le premier verre
Remplir le premier verre d'eau du robinet.
Sur un post-it, écrire "Eau douce" et le coller au verre.
Étape 3 - Préparer le deuxième verre
Dans le deuxième verre, mettre quelques cuillères à café de sel, remplir d'eau et dissoudre le sel. Avec un autre post-it, écrire "Eau salée" et le coller au verre.
Étape 4 - Mettre au congélateur
Mettre les deux verres au congélateur en même temps et attendre que l'eau aie gelée (on peut attendre une heure).
Étape 5 - Regarder les résultats
Sortir les verres du congélateur et constater les résultats : que voit-on ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
L'eau du verre d'eau douce est bien gelée et a même débordé un peu. Dans le deuxième verre, l'eau salée n'est pas complètement gelée.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Ne pas mettre assez de sel
- Mettre trop de sel
- Ne pas avoir bien dissout le sel
- Ne pas attendre assez longtemps
- Se tromper de post-it et oublier quel verre contient quelle eau
- Si la température du congélateur ou du freezer qui n'est pas assez basse
Explications
L'eau devient glace quand la température descend à 0°C, on appelle cela la cristallisation. C'est grâce à cela que l'on obtient des glaçons quand on met de l'eau au congélateur. A savoir aussi que la glace (eau solide) prend plus de place que l'eau liquide. Pourquoi ? Comme tout objet en ce monde, l'eau est constituée de petites molécules d'eau : H2O (un atome d'oxygène avec deux atomes d'hydrogène). À l'état liquide, les molécules sont agencées de façon désordonnée alors qu'à l'état solide, les molécules s'organisent entre elles. Elles prennent alors plus de place.
La température de cristallisation de l'eau salée n'est pas à 0°C mais à -1,8°C car le sel rend le processus plus difficile.
Plus d'explications
Au pôle nord, il fait très froid, bien moins de 0°C, pourtant la mer ne gèle pas systématiquement. Pourquoi ? Notamment à cause du sel que contient l'eau de mer qui empêche la cristallisation. Mais le sel n'en est pas l'unique cause, en effet, il y a aussi les courants marins qui mouvementent l'eau et l'empêche d'être suffisamment stable pour geler convenablement. Si finalement la tempétature de l'eau est à -1,8°C ou moins suffisamment longtemps et que l'eau est bien stable, la surface de la mer gèle et devient la banquise...
D'ailleurs on pourrait penser que la banquise serait de l'eau salée gelée. Mais en fait non ! Quand l'eau gèle, le sel s'en va dans l'eau liquide du dessous, la glace ne contient donc pas de sel !
Applications : dans la vie de tous les jours
Quand on veut des glaçons, on rempli le bac à glaçons d'eau du robinet et on le met au congélateur pour obtenir des glaçons car on sait que l'eau liquide devient solide quand il fait 0°C. L'eau de mer cependant ne fonctionne pas tout à fait pareil à cause du sel qu'elle contient et du mouvement des vagues. Ainsi, pour que la banquise se forme, la température à 0°C ne suffit pas : il faut que la température de la surface de l'eau soit égale ou inférieure à -1,8°C suffisamment longtemps et que l'eau soit suffisamment stable. Quand la banquise se forme, le sel reste dans les eaux inférieures et les rend plus denses, ce qui fait qu'elles descendent plus en profondeur et cela créer des courants qui influencent la plupart des courants marins sur Terre.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Faire comprendre que la règle "L'eau gèle à 0°C" n'est vraie que pour l'eau "pure" et au repos.
Pistes pour animer l'expérience
On peut commencer l'animation en demandant aux participant.e.s s'ils/elles savent à quelle température l'eau gèle et prendre pour exemple les glaçons que l'on a tous chez nous. Ensuite on peut demander s'ils/elles connaissent les différentes formes d'eau solide (glace, glaciers, neige, banquise...), comment se forme la banquise et à quelle température est l'eau de mer au pôle nord... (elle est à moins de 0°C et pourtant elle n'est pas tout le temps gelée ! )
Sources et ressources
- 1jour 1 actu - Se baigner au pôle nord : https://www.1jour1actu.com/monde/se_baigner_au_ple_nord
- C'est pas sorcier - Attention ça glace ! https://www.youtube.com/watch?v=u7DmuGIAm_o&list=PLuZW-dMVV2vuVBfg3sbeTy4JUpfFG6m3H&index=3
- C'est pas sorcier - Qu'est-ce que la glace ? https://www.youtube.com/watch?v=nkwELU4cjGE&list=PLuZW-dMVV2vuVBfg3sbeTy4JUpfFG6m3H&index=5
- ESPE, université La Réunion - Cours Les états de l'eau : https://inspe.univ-reunion.fr//fileadmin/Fichiers/ESPE/disciplines/Sciences/Cours_les_etats_de_l_eau.pdf
Dernière modification 14/10/2021 par user:Joh.
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