ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Activité 2: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

 

On considère à nouveau les deux situations précédentes et on isole par la pensée de " toutes petites parties " de l’air de la seringue.

  1. Représentation de deux petites parties de même masse
    Pour la situation 1, représenter (dans la bulle) une petite partie de l'air contenu dans la seringue.

    Pour la situation 2, on veut représenter une petite partie de même masse que celle considérée dans la situation 1. Choisir, parmi les trois bulles proposées à gauche, celle qui vous semble le mieux convenir, et y représenter les molécules. Réponse

    Expliquer les raisons de votre choix.
  2. Représentation de deux petites parties de même volume
    Dans les situations 1 et 2, représenter sur les schémas de gauche ci-dessous, deux petites parties de l’air de la seringue, de même volume.

    Avez-vous dessiné le même nombre de molécules dans la situation 1 et la situation 2 ? Pourquoi ?
  3. A l'aide du modèle microscopique des gaz distribué par le professeur, corriger si nécessaire sur les schémas de droite :
    -les représentations des petites parties de même masse ; -les représentations des petites parties de même volume.

Exercice

  1. Pour représenter des petites parties de même volume dans les situations 1 et 2, des élèves ont proposé les schémas ci-dessous. Ces représentations vous paraissent-elles convenir pour traduire que dans la situation 2 : c’est le même gaz que dans la situation 1, le gaz est plus tassé, le gaz pourrait encore être tassé.
  2. Pour représenter des petites parties de même masse dans les situations 1 et 2, des élèves ont proposé les schémas ci-dessous.
    Ces représentations vous paraissent-elles convenir pour traduire que dans la situation 2 : " c’est le même gaz que dans la situation 1 " et " le gaz est plus tassé " et " le gaz pourrait encore être tassé ".
  3. Si on représentait tout le gaz contenu dans la seringue, comment ferait-on pour traduire le fait que la quantité totale de gaz est la même dans la situation 1 et la situation 2 ?


But: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

Cette activité propose à l’élève des " expériences de pensée " qui demandent de se construire une représentation du comportement des molécules

Corrigé: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

  1. Petites parties de même masse : la petite partie représentée dans la situation 2 doit comporter le même nombre de molécules que dans la situation 1 mais occupe moins d’espace : la bulle B est donc la plus adaptée.
  2. Petites parties de même volume : le piston ayant été poussé entre les situations 1 et 2, la petite partie de la situation 2 comporte plus de molécules que celle de la situation 1

Exercice : les élèves doivent chercher dans le modèle, les arguments qui permettent d’affirmer que les représentations conviennent ou non.

  1. Petites parties de même volume
    - Elève A - la représentation ne convient pas pour deux raisons : la forme n’aurait pas dû changer, le nombre de particules ne devrait pas être le même.
    - Elève B - la représentation ne convient pas : il devrait y avoir plus de molécules en 2 qu’en 1. - Elève C - la représentation convient.
  2. Petites parties de même masse
    - Elève A - la représentation ne convient pas : pour une même masse, le nombre de particules devrait être le même.
    - Elève B - la représentation convient.
    - Elève C - la représentation ne convient pas : les molécules sont insécables.
  3. Le concept de mole a été vu à ce stade de l'année ; il est donc raisonnable de penser que les élèves seront convaincus qu’il est impossible de représenter toutes les molécules contenues dans la seringue.
    Néanmoins, cette question vise à passer effectivement au contenu total de la seringue en s'assurant que pour les élèves le nombre de particules reste constant entre les deux situations. Certains élèves peuvent concevoir, en effet, que si le gaz " pousse davantage " (situation 2) sur le piston, c’est qu’il y a plus de molécules au total.

Préparation: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

Il convient de préciser aux élèves au début de cette activité :

- que l’on choisit comme dans l’activité 1, la molécule comme particule élémentaire - que la petite ellipse dessinée dans la seringue représente une petite partie de l’air, les flèches sur les schémas indiquant que cette partie a été isolée et grossie. Les quelques particules qui seront dessinées par les élèves correspondent en fait à un volume qui n’est pas visible.
- que dans un premier temps, ils remplissent seulement les colonnes de gauche. Ils rempliront les colonnes de droite, lorsque le modèle aura été introduit.

Le professeur distribue et commente le "modèle microscopique des gaz" après le remplissage des colonnes de gauche.

Savoir: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

La molécule a été choisie comme particule élémentaire, nous adoptons une seule représentation microscopique pour les différentes entités constituant les espèces chimiques présentes dans l'air.

Comportement des élèves: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

L’introduction du modèle est un moment fort de la progression, en effet, celui-ci constitue pour l’élève une référence : le professeur l’invite à y puiser des arguments pour répondre aux questions. Ainsi, l’élève l’utilise pour valider et corriger si nécessaire ses réponses. Ceci le conduit éventuellement à modifier sa représentation du comportement des particules des gaz. Le professeur doit faire prendre conscience à l’élève que l’erreur n’est pas une faute.

En commentant le modèle, le professeur pourra en particulier préciser, pour l’énoncé G2, que les molécules se répartissent de façon homogène. On constate en effet, que certains élèves représentent les molécules tassées localement.

En ce qui concerne l'exercice, certains élèves peuvent concevoir que si le gaz " pousse davantage " (situation 2) sur le piston, c’est qu’il y a plus de molécules au total.

Dans la vidéo 1, l'élève A s'appuie sur l'énoncé et le modèle pour juger correctement les schémas. Au cours de l'interaction, l'élève A explique verbalement à l'élève Y les schémas, qui de ce fait comprend la tâche. Plus généralement l'explication qu'un élève donne à un autre, lui permet d'approfondir sa compréhension.
La vidéo 2 illustre la difficulté de l'élève Y à faire l'abstraction d'une petite quantité d'air de même volume. En revanche cette abstraction ne semble pas poser problème à l'élève A. On voit au cours de l'interaction entre les deux élèves, permet à l'élève Y de réaliser la tâche.

Vidéo 1 Vidéo 2

Comportement des élèves: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)

Certains élèves peuvent concevoir, en effet, que si le gaz " pousse davantage " (situation 2) sur le piston, c’est qu’il y a plus de molécules au total. Dans cette vidéo, l'élève A s'appuie sur l'énoncé et le modèle pour juger correctement les schémas. Au cours de l'interaction, l'élève A explique verbalement à l'élève Y les schémas, qui de ce fait comprend la tâche. Plus généralement l'explication qu'un élève donne à un autre, lui permet d'approfondir sa compréhension.
Vidéo 1

Activité n° 2: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)


(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

A: ça, ça convient pas, hum, la situation 2 ne convient pas pasque c'est pas le même gaz, les molécules elles sont plus petites et le gaz il est pas plus tassé
Y: Donc ça ne convient pas, en fait je ne comprends pas, c'est quoi ça
A: ça c'est les molécules
Y: non mais ça là
A: Ah, ben il faut que, que dans la situation 2, il faut que ce soit le même gaz, il faut qu'il soit plus tassé

Activité n° 2: Représentation microscopique de l'air dans différents états (Première introduction du modèle)


(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

Y: mais, on dessine la même chose ? y'a rien de changer (entre le moment où l'on ferme la seringue et le moment où l'on appuie sur le piston)
A: ben si là elles sont plus proches, pasque c'est plus compressé
Y: eh ben, faut faire des molécules
A: non mais attends, j'veux savoir comment tu veux les dessiner