L'eau est une ressource précieuse, il faut pouvoir la recycler. Plusieurs moyens sont possibles pour filtrer l'eau. Par exemple, nos eaux usées sont traités biologiquement et mécaniquement. Pour les eaux de boissons, des traitements chimiques peuvent être ajouter (Comme le Chlore) pour éviter de laisser des bactéries arriver jusqu'à nos robinets. Pour bien le comprendre on peut se pencher sur la notion de filtration de l'eau.
Difficulté
Facile
Durée
1 heure(s)
Disciplines scientifiques
Physique
Introduction
Comment passer d'une eau trouble et terreuse à une eau claire avec des outils du quotidien ?
Dans un premier temps, nous verrons comment nettoyer simplement de l'eau à l'aide du principe physique de la capillarité ;
Dans un deuxième temps, nous verrons comment fabriquer un système plus complexe de filtration successive par gravité.
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- Matériel et outils
Pot en verre 
Pot en verre (récupéré après consommation de yaourt, etc.)
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Papier absorbant 
Le papier essuie-tout, ou essuietout avec la réforme de 1990, est un papier très absorbant, confectionné en rouleaux d'une largeur d'une vingtaine de centimètres, servant à « éponger » les débordements et à nettoyer en cuisine. Il sert aussi à faire sécher des aliments en absorbant l'eau. Il fut inventé par Scott Paper Company en 1907 pour permettre un confort sanitaire dans les toilettes publiques1.
Terre
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Elément solide de couleur brune où poussent les végétaux.
Pot en verre
Pot en verre (récupéré après consommation de yaourt, etc.)
Sable
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"Matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation de matériaux d'origine minérale (essentiellement des roches) ou organique (coquilles, squelettes de coraux, etc.) dont la dimension est comprise entre 0,063 mm (limon) et 2 mm (gravier) selon la définition des matériaux granulaires en géologie. Sa composition peut révéler jusqu'à 180 minéraux différents (quartz, micas, feldspaths) ainsi que des débris calcaires. (source Wikipédia)
Gravier 
Le gravier est un granulat de roche. (Définition : Wikipédia)
Terre
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Elément solide de couleur brune où poussent les végétaux.
Herbe 
« Herbe » désigne couramment les graminées, notamment les graminées fourragères, qui constituent les herbages, les prairies et les pelouses, et les familles voisines par leur morphologie. (Définition (extrait) : Wikipedia)
Eau
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Papier absorbant
Le papier essuie-tout, ou essuietout avec la réforme de 1990, est un papier très absorbant, confectionné en rouleaux d'une largeur d'une vingtaine de centimètres, servant à « éponger » les débordements et à nettoyer en cuisine. Il sert aussi à faire sécher des aliments en absorbant l'eau. Il fut inventé par Scott Paper Company en 1907 pour permettre un confort sanitaire dans les toilettes publiques1.
Ruban adhésif 
Un ruban adhésif ou papier collant (Belgique) est un ruban recouvert de substance adhésive. Il se présente généralement sous la forme d'un rouleau dont la face externe est non adhésive. Il est utilisé notamment pour lier des objets entre eux ou simplement pour recouvrir un objet d'un film protecteur.
Bouteille plastique 
Une bouteille, mais en plastique quoi
Bouchon plastique 
permet de fermer une bouteille hermétiquement ou de faire beaucoup d’expériences
Coton 
Le coton est utilisé pour fabriquer des vêtements légers depuis des millénaires dans les régions au climat tropical. L'on a trouvé des fragments de coton datant d'il y a environ 7 000 ans dans des grottes de la vallée du Tehuacán, au Mexique.
Compas 
Sert a tracer des rond
Paire de ciseaux 
Outil tranchant qui permet de couper divers matériaux.
Cuillère 
Une cuillère est un couvert de table ou de cuisine en acier inoxydable. Elle est constituée d'une partie creuse et concave appelée "cuilleron" reliée à un manche.
Étape 1 - Filtrer l'eau par capilarité en fabricant un pont.
a/ Mélanger la terre et l'eau dans le pot en verre.
Puis, placer le pot en verre vide juste à côté.
b/Faire un petit rouleau de papier absorbant avec 2/3 feuilles (essuie-tout, filtre à café).
Placer une de ses extrémités dans le pot rempli d'eau et de terre et l'autre extrémité dans le verre vide.
Surélever le pot rempli d'eau sale pour faciliter et accélérer l'opération.
Maintenant, il ne reste plus qu'à patienter pour pouvoir observer le résultat.
Étape 2 - Filtrer l'eau en utilisant la gravité.
C'est la technique qui est utilisée dans la vidéo jointe.
La liste du matériel est à la suite de la première. Petite précision : il vous faudra 4 bouteilles en plastiques avec des bouchons pour réaliser cette expérience
- Préparer une eau boueuse (terre, brindilles, petites pierres, eau) dans la première bouteille.
- Couper en deux les autres bouteilles, garder les parties avec goulot (on obtient des entonnoirs).
- Percer les bouchons de ces trois demies bouteilles.
- Placer le papier essuie-tout et le coton dans un entonnoir. Poser le tout sur un fond de bouteille.
- Mettre du sable dans le deuxième entonnoir, et le fixer par-dessus le premier.
- Mettre des graviers dans le troisième entonnoir, et le fixer par-dessus le deuxième.
- Verser l'eau boueuse dans le troisième entonnoir.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Dans la première manipuilation l'eau du pot en verre remonte le long du papier absorbant. Après avoir patienter au moins 30 minutes, on voit apparaitre des goutes d'eau claire qui coulent très lentement à l'extrémité du papier absorbant qui se trouve dans le pot vide initialement.
Dans la seconde, après avoir versé l'eau boueuse sur la colonne, au bout d'un certain moment, on voit de l'eau claire récupérée en bas.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Des pots en verre trop grands : choisir des petits pots de tailles égales. Si il y en a un légèrement plus grand, l'utiliser pour y mettre l'eau sale.
- Il faut patienter au moins 1h pour observer un résultat signifiant.
Explications
Dans la première manipulation l'eau sale remonte le long du papier absorbant en s'infiltrant dans les fibres de ce dernier. En effet, il est composé de multitudes de petits trous. Chaque petit trou définit un pore dans le papier par lequel le liquide peut monter. L'expérience met en évidence le phénomène de la capillarité : l'eau remonte dans le papier essuie-tout. Elle retombe ensuite par gravité dans le verre vide qui, peu à peu, se remplit.
Dans la seconde, l'eau est nettoyée grâce à son passage à travers trois couches successives, des filtres de plus en plus fins : gravier > sable > coton et papier essuie-tout. Elle arrive donc en bas, grace à la gravité, en étant chaque fois un peu plus propre après chaque couche franchie.
Plus d'explications
- Pour mieux comprendre ce phénomène de capilarité on peux aussi réaliser une expérience avec des tubes à essai pour l'observer sous une autre approche.
Applications : dans la vie de tous les jours
Le principe traité dans cette expérience ressemble à celui d'une station d'épuration, ou à celui rencontré au niveau des nappes phréatiques.
Vous aimerez aussi
Vous trouverez sur le site EauFrance toutes les données publiques sur la qualité des eaux de boissons et d'assainissement à l'adresse : http://www.services.eaufrance.fr/
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Découvrir la notion de capillarité.
- Comprendre que l'eau se recycle.
- Comprendre à quoi sert un filtre.
Sources et ressources
- Fonctionnement de l'assainissement collectif en France : http://www.services.eaufrance.fr/gestion/services/eau-potable-assainissement/l-assainissement-collectif
- Filtration par couche successive : http://ancien.wikidebrouillard.org/index.php?title=Filtration_d%27une_eau_boueuse
Dernière modification 31/03/2021 par user:Charlottebjls.
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