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vendredi 24 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L'air qui nous entoure
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 1: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

 
1. Enfermer de l'air dans la seringue (situation 1). Faire un schéma.
2. En gardant l'air enfermé, appuyer sur le piston (situation 2). Faire un nouveau schéma.
3. Indiquer par écrit ce qui a changé pour l'air et ce qui n'a pas changé :
- au niveau macroscopique
- au niveau microscopique
4. On se place au niveau microscopique. On rappelle que l'air est un gaz constitué de molécules de dioxygène et de diazote que l'on choisit de représenter de la même façon.
Faire un schéma des molécules dans la seringue pour chacune des situations.

But: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

Cette activité permet de mettre en évidence qu’il existe deux niveaux de description d’un gaz : le niveau microscopique et le niveau macroscopique. Dans les autres activités de cette partie, on s’intéressera uniquement à la description microscopique.

Corrigé: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

1. et 2. Le professeur accepte tous les schémas et s’en sert éventuellement pour distinguer les deux niveaux de description possibles, si certains élèves ont représenté l’air dans la seringue. 3. Le professeur fait le bilan des réponses des élèves en veillant à ce que celles-ci concernent bien l’air et pas la seringue. Par exemple :
- " il y a la même quantité d’air (ou la même masse d’air) enfermée dans la seringue, mais cet air est plus tassé "
- " il y a le même nombre de molécules, mais ces molécules sont plus proches les unes des autres ".
Quelques réponses possibles :
Ce qui a changé : au niveau microscopique, l'espace entre les molécules ;
au niveau macroscopique le volume, la pression
Ce qui n’a pas changé : au niveau microscopique, le nombre de particules, la nature des molécules ;
au niveau macroscopique, la température, la masse (ou la quantité de matière), la nature du gaz

4. Cette question prépare à l’activité 2 où l’élève a parfois de la peine à isoler une petite partie de l’air de la seringue. Rappelons que la question ne peut être corrigée qu’à la fin de l’activité 2, à l’aide du modèle. On attend au moins une représentation des molécules " plus tassées " dans la situation 2 que dans la situation 1. Si quelques molécules seulement ont été représentées, il est important que le professeur vérifie que leur nombre soit conservé et corrige si nécessaire.

Préparation: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

Cette activité doit absolument être distribuée sans l’activité 2 pour ne pas induire des représentations présentes dans l’activité 2.
Chaque groupe doit disposer d’une seringue.
La correction de cette activité ne peut se faire qu’une fois le modèle distribué (fin de l’activité 1).

Savoir: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

Dans les activités de cette partie, on travaille à température constante. Le professeur choisira de le mentionner ou non.
Toutes les activités - ou presque - vont être effectuées avec l’air, il convient donc de s’assurer que pour l’élève, l’air est bien un gaz. En effet, pour le physicien, le terme " gaz " est plus général que le terme " air ", mais dans le langage commun, le terme " gaz " est souvent associé au gaz de ville ou au gaz butane ou encore à un gaz nocif. Il semblerait donc que dans le langage commun, on ne puisse substituer le mot "gaz " au mot "air ".

Comportement des élèves: Comment décrire de l'air dans une seringue ?

Toutes les activités - ou presque - vont être effectuées avec l’air, il convient donc de s’assurer que pour l’élève, l’air est bien un gaz. En effet, pour le physicien, le terme " gaz " est plus général que le terme " air ", mais dans le langage commun, le terme " gaz " est souvent associé au gaz de ville ou gaz butane ou encore à un gaz nocif. Il semblerait donc que dans le langage commun, on ne puisse substituer le mot "gaz " au mot "air ".

Dans la troisième question, il est explicitement demandé aux élèves de distinguer les deux niveaux de description d’un gaz. Il n’est pas toujours facile pour les élèves de réaliser que ces deux niveaux sont pertinents ni de leur donner du sens. Cependant, cette distinction micro/macro a déjà été abordée, plus tôt dans l'année, en particulier avec l'espèce chimique (niveau macro) et l'entité chimique (niveau micro).
L’élève décrit ce qu’il sent et voit ou ce qu’il imagine à partir des connaissances acquises au collège.

Les trois vidéos sont associées à la question 3.
Les deux premières concernent le niveau macroscopique de la question et illustrent les difficultés des élèves à relier leur interprétation du macroscopique (c'est ce que l'on voit) et d'une quantité d'air (que l'on ne voit pas).
La troisième vidéo concerne le niveau microscopique de la question. L'élève A considère que la quantité d'air sera plus petite lorsque l'on pousse sur le piston durant tout le début de cette question. Dans cette vidéo on peut voir que cette idée est en évolution : elle affirme que la quantité reste la même en s'appuyant sur les molécules.

On peut également noter que le verbe "compresser" est associé aussi bien à la quantité d'air qu'aux molécules. Ce verbe a l'inconvénient de ne pas aider à différencier les niveaux macroscopique et microscopique, en revanche il favorise le lien entre ces niveaux.

Vidéo 1 Vidéo 2 Vidéo 3

Activité n° 1: Comment décrire de l'air dans une seringue ?
Partie 1 Activité 1 - question 3

La question posée [Indiquer par écrit ce qui a changé pour l'air et ce qui n'a pas changé, entre les deux situations (deux poistions du piston, seringue bouchée) : au niveau macroscopique et au niveau microscopique] amène les élèves à expliciter les différences entre les deux niveaux macroscopique et microscopique. Cette vidéo montre comment les élèves comprennent ces deux niveaux. La discussion conduit une élève Cy à donner une définition de macroscopique : "c'est ce que tu vois". Mais pour l'autre élève, Ma, cette définition n'est pas compatible avec une quantité d'air, car l'air ne se voit pas (en rouge dans la transcription). Ceci les amène à chercher un autre moyen de percevoir de l'air, son action sur le piston (en gras dans la transcription). Le comportement microscopique des molécules, qui ne se voit pas, ne semble pas ici poser de problème aux élèves.

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

Cy Macroscopique, c'est ce que tu vois, c'est-à-dire c'est à ton échelle
Ma Ouais
Cy Microscopique c'est ce que tu vois pas donc
Ma Tu la vois l'air tu vas me dire là dedans (rires), alors c'est quoi la différence
Cy (inaudible) c'est macroscopique, ce que tu vois, c'est que le piston il a avancé, d'accord
Ma C'est normal tu l'as poussé
Ad Qu'il y a toujours de l'air
Cy Qu'il y a toujours de l'air parce que ça bloque
Ma Ouais
Cy Et ce que tu vois pas, et que tu supposes, c'est que les molécules d'air, elles se sont resserrées
Ad Voilà, elles s'entrechoquent

Activité n° 1: Comment décrire de l'air dans une seringue ?
Partie 1 - Activité 1 - question 3- 2e vidéo

La question posée demande de se situer à chacun des niveaux, macroscopique et microscopique. Ceci amène les élèves à expliciter les différences entre ces deux niveaux.

Cette vidéo montre comment les élèves comprennent ces deux niveaux. La discussion conduit une élève An à distinguer le niveau microscopique et macroscopiqe par la taille : gros et petit, et aussi par la perception,macroscopique c'est ce que tu vois. mais là, On voit une contradiction car l'air on ne le voit pas et pourtant une quantité d'air est du niveau macroscopique. An résoud la contradiction en faisant appel au piston qui a changé de place, ce qui se voit.


(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

An: Indiquez par écrit ce qui a changé pour l'air et ce qui n'a pas changé au niveau macroscopique
El: C'est quoi
An: Macroscopique, c'est euh tu vois, micro c'est petit, macro c'est en gros, donc indiquez ce qui a changé, une petite quantité d'air, ben non ça on y voit pas
El: Ben non
An: Attends macroscopique qu'est-ce qu'on voit, ben que, que le piston il est plus près, du bout que l'autre, ben je sais pas moi j'te dis, dis-moi ce qui va pas

Activité n° 1: Comment décrire de l'air dans une seringue ?
Activité 1 Question 3 : Microscopique

Cette vidéo concerne le niveau microscopique de la question. L'élève A considère que la quantité d'air sera plus petite lorsque l'on pousse sur le piston durant tout le début de cette question. Dans cette vidéo on peut voir que cette idée est en évolution : elle affirme que la quantité reste la même en s'appuyant sur les molécules.

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

El: Ce qui n'a pas changé, c'est qu'il y a toujours de l'air dedans, l'air est toujours dedans
An: Macroscopique, c'est euh tu vois, micro c'est petit, macro c'est en gros, donc indiquez ce qui a changé, une petite quantité d'air, ben non ça on y voit pas
Prof: Thomas et compagnie, le niveau macroscopique, c'est le niveau qui est à nôtre échelle, c'est des choses que vous pouvez percevoir directement : voir, sentir toucher (inaudible), d'accord et le niveau microscopique c'est ce qui concerne les molécules
An: Ben que les molécules, regarde si je fais ça et là il y a toujours la même quantité d'air, sauf qu'elle est plus compressée