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Les outils des enseignants : quelques laboratoires

LA SYNTHÈSE DE L’EAU

L’ÉLECTROLYSE A ANODE SOLUBLE

LA POUSSÉE D’ARCHIMÈDE

LA LOI DE LAPLACE

LA LOI DE LENZ A

LOI DE LENZ B

LOI DE LENZ C

Les laboratoires en préparation:

TANGENTE DELTA

LES PILES ÉLECTRIQUES

LOI DE POUILLET ET CALCUL DU RENDEMENT

OBJECTIF : décomposition de l’eau en ses deux éléments simples : l’oxygène et l’hydrogène

  • Fabrication du matériel logistique pour le laboratoire
  • Une pile de 9 Volt
  • 3 électrodes en platine ou en charbon
  • Un électrolyseur
  • Un ampèremètre ou multimètre
  • Un voltmètre ou multimètre
  • 2 tubes à essai
  • Des fils de connexion
  • De l’eau distillée
  • De la soude caustique NaOH
  • Un interrupteur électrique
  • Un chronomètre
  • Réalisation de la manipulation
  • Disposez l’électrolyseur avec les électrodes
  • Remplissez-la jusqu’à ce que les électrodes soient entièrement recouvertes d’eau distillée
  • Remplissez un tube à essai sans y laisser entrer de l’air.
  • Bouchez avec le pouce
  • Renversez le tube dans l’électrolyseur en prenant soin de ne pas faire entrer de l’air.
  • Répétez l’opération avec le second tube à essai
  • Mettez de la soude caustique (1/2 cuillérée pou 0,5 litre d’eau)
  • Raccordez le pôle positif (+) de la pile à l’interrupteur (INTERRUPTEUR OUVERT)
  • Sortez de l’interrupteur pour allez à l’ampèremètre
  • Sortez de l’ampère pour aller à une électrode
  • Sortez de l’autre électrode pour allez au pôle négatif (-) de la pile.
  • Le NaOH n’est qu’un catalyseur et ne participe pas à la réaction
  • Réglage :
  • Placez le voltmètre sur l’électrolyseur

o Sommes-nous en AC ou en CC ?

o Sur quel calibre mettre le curseur du voltmètre ?

o Sur quelles bornes mettre les connexions du voltmètre ?

o Sur quelles bornes mettre les connexions de l’ampèremètre ?

o Sur quel calibre mettre les connexions de l’ampèremètre ?

  • VERIFIER VOTRE MONTAGE
  • Notez la température et la pression
  • Notez à l’aide du chronomètre la durée de l’électrolyse
  • FERMEZ LE CIRCUIT ET DEMARRER LE CHRONOMETRE.
  • RAPPORT DE MANIPULATION :
  • Notez vos remarque après 10 ; 20 ; 30 et 40 minutes
  • Comment appelle –t – on l’électrode reliée au pôle + ?
  • Comment appelle – t – on l’électrode reliée au pôle – ?
  • Ecrire l’équation de la réaction au niveau de chacune des électrodes
  • Comment appelle – t – on le gaz qui s’échappe au pôle + ?
  • Comment appelle – t – on le gaz qui s’échappe au pôle – ?
  • Réalisez le schéma électrique du câblage
  • Notez l’intensité qui traverse le circuit et la tension aux bornes de l’électrolyseur
  • Après 40 minutes, récupérez le gaz de chaque tube à essai sans y faire entrer de l’air.
  • Allumer le gaz de l’électrode négative à l’aide d’une allumette : qu’observez-vous ?
  • Rapprochez une buchette en ignition au gaz de l’électrode positive : qu’observez-vous ?
  • ANALYSE, CRITIQUE, COMMENTAIRES : comment pouvons nous améliorer cette manipulation ? A quoi cette manipulation peut servir dans la vie courante ?

 

OBJECTIF : Recouvrir une pièce A d’une fine couche de la matière B

  • Fabrication du matériel logistique pour le laboratoire
  • Une pile de 9 Volt
  • Un électrolyseur ou un tube en U avec support
  • Une électrode en platine ou en charbon
  • Une électrode en matière à déposer : le cuivre par exemple
  • Une solution de sulfate de cuivre CuSO4
  • Un interrupteur
  • Des fils de connexion
  • Un voltmètre (multimètre)
  • Un ampèremètre (multimètre)
  • Réalisation de la manipulation
  • Disposez l’électrolyseur avec les électrodes
  • Versez une quantité suffisante de sulfate de cuivre dans l’électrolyseur
  • Raccorder le pôle positif (+) de la pile à l’interrupteur (INTERRUPEUR OUVERT)
  • Sortez de l’interrupteur pour aller à l’ampèremètre
  • Sortez de l’ampèremètre pour aller à l’électrode en cuivre
  • Sortez à partir de l’autre électrode pour allez au pôle négatif (-) de la pile.
  • Réglage :
  • Placez le voltmètre sur l’électrolyseur

o Sommes-nous en AC ou en CC ?

o Sur quel calibre mettre le curseur du voltmètre ?

o Sur quelles bornes mettre les connexions du voltmètre ?

o Sur quelles bornes mettre les connexions de l’ampèremètre ?

o Sur quel calibre mettre les connexions de l’ampèremètre ?

  • VERIFIER VOTRE MONTAGE
  • Notez la température et la pression
  • Notez à l’aide du chronomètre la durée de l’électrolyse
  • FERMEZ LE CIRCUIT ET DEMARRER LE CHRONOMETRE.
  • RAPPORT DE MANIPULATION :
  • Notez vos remarque après 10 ; 20 ; 30 ; 40 et 60 minutes
  • Comment appelle –t – on l’électrode reliée au pôle + ?
  • Comment appelle – t – on l’électrode reliée au pôle – ?
  • Ecrire l’équation de la réaction au niveau de chacune des électrodes
  • Comment interpréter la nature de l’électrode en cuivre ? puis celle en platine ?
  • Réalisez le schéma électrique du câblage
  • Notez l’intensité qui traverse le circuit et la tension aux bornes de l’électrolyseur
  • ANALYSE, CRITIQUE, COMMENTAIRES : comment pouvons nous améliorer le dispositif et la manipulation ? A quoi cette manipulation peut servir dans la vie courante ?

o LA POUSSEE D’ARCHIMEDE

OBJECTIF : expérimentation de la Poussée d’Archimède – ses applications

  • Fabrication du matériel logistique pour le laboratoire
  • Prenez un plat carré en bois de 1 dm de côté.
  • Prenez un support en bois avec axe coulissant. L’axe porte un crochet ainsi qu’un écrou de positionnement réglable.
  • Prenez un support de réservoir avec un orifice de trop plein. Relier l’orifice avec un tuyau de récupération. Le tuyau doit avoir un diamètre suffisant afin de faciliter l’écoulement de l’eau.
  • Prenez un dynamomètre ou fabriquez en un vous-même (voir le labo sur la fabrication d’un mesureur de poids)
  • Prenez une masse de forme géométrique définie.
  • Prenez un réservoir et de l’eau.
  • Prenez une capacité millimétrée afin de mesurer la capacité de l’eau recueillie.
  • Réalisation de la manipulation
  • Disposez le réservoir et remplissez-le jusqu’à fleur de l’orifice d’évacuation. Vérifier bien que le moindre surplus de liquide provoquer un écoulement par le tuyau d’évacuation.
  • Disposez la capacité millimétrée au bout du tuyau d’évacuation afin de récupérer le fluide qui débordera.
  • Accrochez la masse au dynamomètre qui est placé sur le support. Lisez le poids Pr de la masse.
  • A l’aide du dispositif du réglage, descendez la masse jusque dans l’eau du réservoir. L’opération doit s’effectuer très lentement. Laissez couler l’excédent d’eau qui sera recueillie dans la capacité.
  • Relevez l’indication Pa du dynamomètre
  • Déterminez en Newton, le poids Pe de l’eau recueillie.
  • Comparer Pe (poids de l’eau) avec Pr (poids réel) – Pa(poids apparent)
  • Pe = la Poussée d’Archimède.
  • Schématisez le montage.
  • ANALYSE, CRITIQUE, COMMENTAIRES : comment pouvons nous améliorer le dispositif et la manipulation ? A quoi cette manipulation peut servir dans la vie courante ?

Objectif : expérimentation de la loi de LAPLACE

  • Fabrication du matériel logistique pour le laboratoire
  • Prenez un support en bois avec un évidement. La surface du support doit être bien nivelée
  • Disposez sur le support, deux rails parfaitement lisses
  • Placez un aimant en U entre les deux rails.
  • Raccordez chacune des extrémités des rails à une fiche de connexion électrique
  • Disposez d’un fil en aluminium de faible diamètre (1,5 mm) et suffisamment long pour faire un pont entre les deux rails.
  • Une pile de 9 Volt
  • Un ampèremètre
  • Un interrupteur
  • Réalisation de la manipulation
  • Disposez le fil (mobile) en aluminium bien droit pour faire le pont sur les rails.
  • Reliez le pôle (+) de la pile à l’interrupteur (OUVERT) puis de l’interrupteur, relier une fiche de connexion des rails.
  • Reliez l’autre fiche de connexion à l’ampèremètre et la sortie de l’ampèremètre au borne (-) de la pile.
  • Fermez l’interrupteur : que remarquez-vous ?
  • Ouvrez l’interrupteur
  • Inversez la polarité de la pile et refermez l’interrupteur.
  • Que constatez-vous ?
  • RAPPORT DE MANIPULATION
  • Représentez schématiquement le dispositif
  • Expliquez chacune des deux constatations après fermeture de l’interrupteur.
  • Que dit la loi de Laplace ?
  • Comment pouvez-vous prédéfinir le sens de déplacement du fil d’aluminium ?
  • Comment peut-on améliorer ce dispositif et cette manipulation ?
  • A quoi peut servir cette manipulation dans la vie courante ?
  • Analyse, critique, commentaire

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