L'évaporation et la concentration des polluants

Auteur avatarCélie Dubost | Dernière modification 16/05/2023 par Quentin G.

Introduction

Lorsque l'eau s'évapore, que deviennent les éléments qu'elle contient ? Est-ce que la pollution disparait ? Découvrons-le ensemble !


Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 2 : Problématiques. Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne. La fiche mise en page est disponible en version PDF et téléchargeable ici.
  • Expériences pré-requises

Étape 1 - Préparation du matériel




Étape 2 - Préparation des différentes « eaux »

Pour cette expérience, nous allons comparer l’évaporation de eaux "polluées" : Une mélangée à du vinaigre et une avec du colorant alimentaire.

  • Mélanger un petit verre de vinaigre blanc avec 4 verres d’eau du robinet dans une casserole ;
  • Mélanger 5 verres d’eau du robinet avec quelques gouttes de colorant alimentaire (suffisamment pour que l’eau soit bien colorée).
  • Garder un peu de chacune des des eaux de côté, dans des verres séparés.




Étape 3 - Évaporation : eau + vinaigre

  • Mimer l’évaporation liée au soleil : chauffer le mélange eau-vinaigre sur la plaque électrique (attention, la présence d’un adulte est fortement conseillée pour cette étape) ;
  • Lorsque le mélange commence à bouillir, placer le coton au dessus à l’aide de la pince ;
  • Rester quelques minutes au dessus de la casserole, jusqu’à ce que le coton soit un peu humide.

Attention : l’odeur de vinaigre chauffé peut être très forte. Penser à aérer la pièce lors de l’expérience ou à la réaliser en extérieur.




Étape 4 - Test de présence : eau + vinaigre

Pour tester la présence de vinaigre sur le coton, déposer quelques gouttes de jus de chou rouge sur le coton.

Pour comparer, on peut déposer quelques gouttes sur un autre coton.

Observer la coloration du jus de chou rouge sur le coton qui a servi à l'expérience.




Étape 5 - Évaporation : eau + colorant alimentaire

  • Mimer l’évaporation liée au soleil : chauffer le mélange eau-colorant sur la plaque électrique (attention, la présence d’un adulte est fortement conseillée pour cette étape) ;
  • Lorsque le mélange commence à bouillir, placer le coton au dessus à l’aide de la pince ;
  • Rester quelques minutes au dessus de la casserole, jusqu’à ce que le coton soit un peu humide.
  • Observer la couleur du coton.
  • Verser le reste de l'eau "polluée" dans un verre. Attention ! Il faut peut-être la laisser refroidir car elle est bouillante.




Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

  • Lors de la première expérience avec le vinaigre, on observe que le jus de chou rouge devient rose lorsque qu’on le dépose sur le coton. Ce changement de couleur est lié à la présence de vinaigre (acide) sur le coton ;
  • Lors de la seconde expérience avec le colorant alimentaire, on n’observe pas de coloration du coton. Quand on compare l'eau pollué évaporée avec l'eau polluée qu'on a mise de côté, la couleur semble s'être accentuée avec l'évaporation.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Ne pas rester suffisamment longtemps au dessus de la casserole avec le coton ou le placer trop tard (après que l'ébullition ait commencé).

Explications

Dans le cas du vinaigre, il s’évapore en même temps que l’eau lorsque le mélange est chauffé. L’élément polluant, ici représenté par le vinaigre, se retrouve dans l’air. Il peut ensuite se déplacer et atteindre les nuages (ici, le coton).


Le colorant alimentaire, lui, reste dans la casserole tandis que l'eau s'évapore. À la fin de l'expérience, il reste une grande quantité de colorant dans une très petite quantité d'eau. On observe alors une couleur plus foncée, comme si on avait ajouté plus de colorant au début.

Plus d'explications

Pour évaporer l'eau, on la porte à ébullition. C'est la température à partir de laquelle l'eau passe sous sa forme gazeuse. Pourtant dans la nature l'eau atteint rarement les 100°C et on constate de l'évaporation ! En réalité, le vent facilite grandement ce phénomène, notamment quand l'air est sec. [1]


Dans le cas où un composé peut s'évaporer et se retrouver dans l'atmosphère, on dit qu’il est volatil. Les polluants volatils peuvent être très compliqués à traiter car selon la météo, ils peuvent s'échapper et apparaitre à d'autres endroit.


Lorsque les polluants ne peuvent pas s'évaporer, leur concentration va augmenter. Ce simulateur permet de s'amuser avec les concentrations pour comprendre le phénomène :

https://www.phychiers.fr/concentrations/

Applications : dans la vie de tous les jours

Il peut ensuite retomber sous forme de pluie et être être retrouvé dans les milieux naturels à des kilomètres de l'endroit où il a été relâché ! [2] Un élément chimique peut donc polluer plusieurs milieux s’il est amené à s’évaporer. D'autres se transforment une fois dans l'atmosphère et peuvent créer d'autres formes de pollution, comme les pluies acides.


Plus un polluant est concentré, plus il risque de faire des dégâts. Pour les organismes vivants, une plus grande concentration signifie plus de probabilité de rencontrer ce polluant.

Une expérience simple permet de mettre en évidence se principe : Verser une dizaine de grains de riz (ou autre) dans une assiette plate puis fermer les yeux et toucher du doigt au hasard. Vos risques de tomber sur un grain de riz sont assez faible. Transvasez les maintenant dans un verre ou une tasse et recommencer.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Mettre en évidence le processus d’évaporation ;

- Comparer les résultats de plusieurs expériences ;

- Comprendre le phénomène de concentration.

Pistes pour animer l'expérience

Il est possible de remplacer le colorant alimentaire par un acide non volatil, comme le jus de citron. En fin d'expérience, on comparera alors l'évolution du pH (par la couleur du jus de chou rouge, par exemple) dans les deux eaux initiales. Celle avec le vinaigre aura perdu son acidité, alors que le pH de l'eau citronné aura légèrement baissé.

Sources et ressources

[1] https://www.aquaportail.com/definition-3736-evaporation.html

[2] https://www.ligair.fr/la-pollution/les-influences-meteorologiques

https://www.aquaportail.com/definition-3736-evaporation.html

https://www.phychiers.fr/concentrations/

Dernière modification 16/05/2023 par user:Quentin G..

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