Sans autre forme d’introduction, une petite vidéo tournée chez moi, avec une qualité de cadrage quasiment professionnelle, et je ne vous parle même pas du montage !
Utilisée en classe, je peux vous assurer que pour une entrée en matière originale, c’est pas mal. Les élèves sont immédiatement accrochés à la vidéo. En plus, j’ai rajouté démagogiquement que j’avais pensé à eux la veille au soir en faisant du sirop rhubarbe, et vite sorti mon appareil photo pour immortaliser ce phénomène extraordinaire… Le cours de sciences se transforme donc en étonnement général :
- « M’sieur, c’est pas plutôt votre femme qui fait du sirop ? »
- « Quoi, du sirop rhubarbe ? Beurk ! »
- « Le prof il sait faire une vidéo ! »
- « Vous avez des jolies fleurs, chez vous ! »
- « On peut goûter le sirop ? »
- « C’est quoi ces bulles ? »
Et là, c’est parti !
Questionnement
Des bouteilles de sirop encore très chaud, fermées hermétiquement et posées sur le plan de travail de la cuisine, font de grosses bulles. Ça a de quoi étonner la classe entière. D’habitude, un liquide bout lorsqu’on le chauffe, pas lorsqu’il est en train de refroidir !
Pour guider la réflexion, je pose plusieurs questions aux élèves :
- de quoi sont composées les bulles ?
- pourquoi n’y a-t-il pas d’accumulation de gaz sur le haut du goulot, ou autrement dit où vont les bulles ?
- quel phénomène provoque l’apparition des bulles ?
C’est très difficile, évidemment, pour les élèves de répondre correctement à la troisième question. Par contre, pour les deux autres, j’ai eu de bonnes intuitions dans la classe :
- bulles → gaz → bulles de sirop ou d’eau, en tout cas pas d’air vu que les bouteilles sont pleines et hermétiques
- les bulles redeviennent du liquide une fois arrivées en haut
Expérience en direct
La vidéo, c’est joli, mais quand ça se passe en direct, c’est encore mieux. Et là, au lieu de faire du sirop en classe et de leur montrer la même chose, je suis parti sur un bouillant de Franklin puisque c’est le phénomène observé dans mes bouteilles… ou du moins, je ne vois pas ce que ça pourrait être d’autre !
L’expérience est très facile à réaliser, fonctionne à coup sûr, est impressionnante et contre-intuitive :
- chauffer de l’eau dans un ballon (une bonne moitié du ballon suffit)
- laisser bouillir l’eau durant quelques minutes, afin de remplacer tout le gaz par de la vapeur d’eau
- éteindre le feu et boucher immédiatement le ballon hermétiquement
- retourner celui-ci
- verser de l’eau froide sur le fond du ballon
De nombreuses vidéos et explications sont disponibles sur internet, je ne rajoute rien ici à ce propos.
Explications
Bon, c’est bien joli d’observer des bulles dans du sirop et dans de l’eau, mais les élèves attendent toujours l’explication qu’ils peinent à fournir par eux-mêmes. Là, plusieurs solutions s’offrent à l’enseignant qui est déjà content d’avoir toute la classe captivée par un suspens insoutenable :
- Maintien du suspens : « Oh, mais que le temps passe vite, c’est la fin de l’heure, dommage ! Vous aurez peut-être l’explication au prochain cours. D’ici là essayez de réfléchir encore un peu… »
- Retour brutal sur terre : « Je vous distribue un diagramme de phase, que vous utiliserez pour expliquer l’ébullition de l’eau en fonction de la température et de la pression. »
- Simplification du phénomène avec une pompe à vide (je crois que je vais faire un article entier sur cet objet si simple et si génial) « Je mets de l’eau chaude dans le bocal, je le ferme, je pompe et ça bout ! Magique ! »
Bref, selon les connaissances des élèves, il y a passablement de liens à faire avec les notions de changement de phase, température et pression. Et si la rhubarbe venait à manquer au jardin, il y aura sûrement d’autres excellents sirops à réaliser à la rentrée !
