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dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Transformation chimique et avancement
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 2: II. Tableau d’avancement et simulation

 
On se place dans le cas où avant la simulation, on a ni(A) = 10 particules A et ni(B) = 30 particules B. L’indice i indique qu’il s’agit d’un état initial du système simulé.

1. Prévoir (sans regarder le simulateur) les nombres de particules A, B, C et D après le premier choc efficace (appelé état intermédiaire n° 1 du système simulé).

2. Même question après le 5ème choc efficace (appelé état intermédiaire n° 2 du système simulé).

3. Même question dans l’état final du système simulé.

4. Vérifier les réponses à ces trois questions à l’aide de la simulation et du tableau de valeurs.

On appelle tableau d’avancement le tableau qui donne le nombre de chaque particule dans certains états particuliers. Il est constitué dans ce cas de 6 colonnes :

  1.  

    A + B   C + D

    État du système

    avancement

    x

    nombre de A

    n(A)

    nombre de B

    n(B)

    nombre de C

    n(C)

    nombre de D

    n(D)

    Etat initial

     

     

     

     

    Etat intermédiaire 1

     

     

     

     

     

    Etat intermédiaire 2

     

     

     

     

     

    Etat intermédiaire quelconque

     

     

     

     

    Etat final

     

     

     

     

     


5. Pour l’instant on ne s’occupe ni de la colonne « avancement », ni de la ligne "Etat intermédiaire quelconque". Remplir les lignes relatives à « l’état initial », « l’état intermédiaire 1 », « l’état intermédiaire 2 » et « l’état final » du tableau ci-dessus.

But: II. Tableau d’avancement et simulation

Cette partie vise à introduire, au niveau du simulateur, la notion d’avancement. Ceci est une marche que les élèves peuvent facilement gravir. Cela diminuera la hauteur de celle qu’il faut franchir pour la notion d’avancement « macroscopique ».

            Objectif(s) de chaque question :

  1. On voit déjà l’intérêt de la notion de choc efficace. Il aurait fallu faire une périphrase un peu lourde. Cette prévision nécessite que l’élève donne un sens quantitatif à la simulation. C’est la notion d’avancement qui est en jeu dès le premier choc. Nous considérons que les élèves ne peuvent pas faire de prévision s’ils n’ont pas de modèle. Dans ce cas, le modèle est issu de l’image mentale créée par la simulation.

  2. On permet aux élèves qui ont eu besoin d’une aide pour faire la première question de faire une prévision correcte.

  3. C’est la notion de réactif limitant qui est en jeu. L’état final a été défini comme « l’état pour lequel il n’y a plus de transformation des réactifs parce que l’un au moins a totalement disparu ». La notion d’état final nous paraît plus simple à comprendre dans le cas de la simulation que dans le cas d’une réaction chimique réelle. C’est bien là l’intérêt d’une simulation.

  4. Comme on ne peut pas arrêter la simulation, il faut aller chercher des valeurs dans le tableau. Ce tableau est en quelque sorte un tableau d’avancement qui aurait un grand nombre d’état intermédiaire.

  5. On propose deux états intermédiaires parce que les élèves ont souvent besoin d’être aidé pour trouver le premier. De plus, plus on représente d’états intermédiaire dans un tableau d’avancement, plus on construit l’idée que dans un tel tableau, l’axe du temps n’est pas de gauche à droite, mais de haut en bas.

Comportement des élèves: II. Tableau d’avancement et simulation

-         Question 1 : les élèves ont du mal à faire une prévision. Il faut les forcer à raisonner sans le simulateur, et à les faire vérifier ensuite. C’est une étape essentielle de démarche scientifique qui les aide à structurer leur raisonnement.

Corrigé: II. Tableau d’avancement et simulation

Pour les questions de 1 à 8 :

 

 

A       +       B              C       +       D

État du système

avancement

x

nombre de A

n(A)

nombre de B

n(B)

nombre de C

n(C)

nombre de D

n(D)

Etat initial

x = 0

10

30

0

0

Etat intermédiaire 1

x = 1

9

29

1

1

Etat intermédiaire 2

x = 5

5

25

5

5

Etat intermédiaire quelconque

x

ni(A) – x

ni(B) – x

x

x

Etat final

x = 10

0

20

10

10