Les propriétés des gaz

Le.la PE présente la séance : « Nous avons vu lors des premières séances que la matière qui compose les choses qui nous entourent, existe sous 3 états : solide, liquide et gazeux. Nous avons étudié quelques caractéristiques des états liquide et solide. Pouvez-vous me les rappeler ? »

Les réponses attendues reprennent les différentes caractéristiques concernant : la conservation ou non de la forme, la saisissabilité ou non des éléments, et l'horizontalité de la surface des liquides.

Le.la PE reformule et complète les informations apportées par les élèves. Si besoin, il.elle peut s'appuyer sur les différentes traces écrites réalisées en séances 2, 3 et 4.

Il.elle explique l'objet de la séance du jour : « Aujourd'hui, nous allons explorer les propriétés de la matière à l’état gazeux. Est-ce que vous connaissez des gaz ? »

Réponses possibles : la vapeur d’eau, l’air, le gaz de la gazinière.

Le.la PE valide, rectifie et complète les propositions des élèves : « L’air que nous respirons est un gaz. Nous allons l’étudier pour comprendre 3 propriétés de cet état gazeux. »

Le.la PE montre un ballon de baudruche vide : « Voici un ballon de baudruche vide. »

Il.elle gonfle le ballon sans faire de nœud et maintient l’embouchure entre ses doigts : « Pourquoi le ballon a-t-il changé de forme ? Qu’y a-t-il maintenant à l’intérieur ? »

Réponse attendue : Tu as soufflé dedans, tu l’as rempli d’air.

Le.la PE poursuit : « Et si je relâche l’embouchure, que va-t-il se passer ? »

Réponse attendue : Il va se dégonfler, l’air va sortir.

Le.la PE relâche la pression sans lâcher le ballon. Le ballon se dégonfle. Il.elle place alors l’ouverture du ballon près de ses cheveux ou d’un petit objet léger (papier, plume…) afin que les élèves puissent observer le déplacement provoqué par l’air qui s’échappe du ballon.

Puis il.elle questionne : « Le ballon a repris sa forme initiale, mais je n’ai rien vu sortir. Comment est-ce possible ? »

Réponse attendue : l’air est invisible, mais on a vu tes cheveux bouger quand il est sorti.

Le.la PE reprend: « Effectivement, l’air est invisible, il est partout autour de nous. On peut le sentir quand il se déplace : c’est le vent.»

Le.la PE distribue le morceau de papier aux élèves et leur demande de le faire bouger devant leur visage. Puis, il.elle questionne : « Que se passe-t-il quand vous bougez le papier devant votre visage ? »

Réponse attendue : On sent du vent.

Le.la explicite : « Le vent que vous sentez, c’est l’air qui nous entoure quand il se déplace. L’air est partout autour de nous; il est invisible et ne se sent pas. Quand il est enfermé dans un contenant, il prend alors sa forme, comme dans le ballon. »

Le.la PE distribue une seringue pour 2 élèves et explique : « Voici une seringue. Tout le monde sait comment ça fonctionne ? »

Le.la PE montre le fonctionnement de la seringue en la plongeant dans le verre d’eau. « Quand je tire sur le piston, je remplis le contenant. Quand j’appuie, je le vide. Si je fais la même chose sans l’eau, que se passe-t-il ? »

Réponse attendue : Tu remplis la seringue avec l'air qui est autour de nous.

Le.la PE manipule la seringue dans l’air et verbalise : « Quand je tire sur le piston je fais entrer de l’air dedans, quand je pousse, je fais sortir l’air. Je vous laisse 2 minutes pour essayer. » Les élèves prennent les seringues et manipulent en binôme pour comprendre le fonctionnement.

Le.la PE guide les élèves pour les manipulations : “« Tu vas remplir la seringue de 40 ml d’air. Tu vas tirer le piston pour qu’il arrive à la graduation 40. Puis, tu bouches l’embout de la seringue avec un doigt. Qu’y a-t-il entre l’embout et le piston ? »

Réponse attendue : de l'air.

Le.la PE reprend : « Tout en maintenant le doigt sur l’embout pour boucher la seringue, tu essaies de déplacer le piston d’avant en arrière. Que se passe-t-il ? »

Les élèves expérimentent avec leur camarade. Le.la PE passe aider les élèves à bien boucher l'embout.

Le.la PE reprend les explications : « Qu’avez-vous constaté ? »

Réponses attendues : On peut déplacer légèrement le piston d’avant en arrière.

Le.la PE reformule et conclut en manipulant devant les élèves : « La quantité d’air contenue dans la seringue ne change pas, car on bouche l’embout. L’air ne peut ni sortir, ni entrer dans la seringue. Par contre, nous pouvons pousser légèrement le piston, l’air prend donc moins de place, on dit qu’il se comprime, qu'il est compressible. On peut tirer légèrement le piston; l’air peut donc prendre plus de place dans la seringue, on dit qu’il se dilate, qu'il est extensible. Si on relâche le piston, il revient à sa place initiale; l’air reprend l'espace qu'il occupait au départ, comme un élastique, on dit que l’air est élastique. »

Le.la PE laisse quelques minutes aux élèves pour expérimenter.

Le.la passe dans les rangs, remplit les seringues avec 40 ml d'eau colorée et donne une barquette à chaque binôme. Elle explique : « Nous allons faire la même expérimentation avec de l'eau. Faites attention à bien boucher l'embout pour ne pas laisser l'eau s'échapper. Les manipulations se font au-dessus de la barquette pour ne pas mettre de l'eau partout. Comme tout à l'heure, tu vas boucher l'embout avec un doigt et déplacer le piston d'avant en arrière pour observer ce qu'il se passe. »

Les élèves manipulent, le.la PE passe vérifier et aider eaux manipulations. Puis, au bout de quelques minutes, il.elle reprend la parole : « Que constatez-vous ? »

Réponse attendue : On ne peut pas bouger le piston.

Le.la PE reformule : « Effectivement, l'eau n'a pas les mêmes propriétés que l'air : elle n'est ni compressible, ni extensible, ni élastique. »

Le.la PE distribue une trace écrite à chaque élève. Il.elle la relit et l'explique avec les élèves : « Avec le ballon, nous avons vu que l’air est invisible, qu’il prend la forme de son contenant et qu’il est partout autour de nous. Avec la seringue, nous avons vu que l’air peut prendre plus ou moins de place, qu'il est compressible, extensible et élastique. »

Les élèves collent la fiche dans leur cahier.