Petit mot pour les parents
Cette expérience est très simple à réaliser, mais elle nécessite l'accompagnement d'un adulte pour les plus jeunes.
Même si la partie scientifique est plus complexe, le résultat visuel est bluffant pour les enfants, comme pour les adultes !
📣 Avant de commencer
As-tu déjà remarqué qu'il y a presque toujours des parties troubles et blanchâtres dans les glaçons de ton frigo ? En fait, c'est à cause de différents composés dissous qui se trouvent dans l'eau ! Invisibles à l'œil nu lorsque l’eau est liquide, ce sont pourtant eux qui vont jouer un rôle sur la transparence du glaçon. Ensemble, réalisons un glaçon vraiment transparent, grâce à une technique de congélation bien spécifique... Tu nous suis ? On t'explique tout !
🛠️ Le matériel dont tu as besoin
- Un récipient isotherme propre en métal (gobelet, mug, boîte repas...) qui te permette de démouler le glaçon facilement !
💡 Astuce : tu peux aussi utiliser une gourde isotherme, il faudra simplement la retirer du congélateur dès qu’un glaçon se formera dans le goulot. - De l’eau du robinet
- Un congélateur
⏱️ Temps de préparation : 5 à 10 minutes
⏱️ Temps de congélation : environ 5 heures (selon le congélateur et la quantité d’eau)
Tu souhaites réaliser cette expérience sans utiliser d’écran ? Alors imprime ce document, tu y retrouveras la liste du matériel et le tutoriel :
À toi de jouer !
- Remplis ton récipient isotherme avec de l’eau du robinet.
- Place le récipient rempli d’eau au congélateur, en le laissant bien ouvert, ne remets pas le couvercle.
- Laisse l’y pendant au moins 5 heures, selon la taille de ton récipient, jusqu’à obtenir un beau glaçon (dans tout le récipient ou au moins sur la partie haute si tu n’as pas la patience !). Le temps ne joue pas sur la transparence, mais sur la quantité d’eau congelé.
- Sors le récipient et démoule le glaçon.
- Admire ton glaçon transparent !
Vidéo : notre médiatrice scientifique Claire t'explique tout !
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3. Fais maintenant jouer l’IA
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4. Continue à jouer à tour de rôle
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5. Fais apprendre à l'IA, à la fin de partie
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6. Rejoue plusieurs parties à la suite sur le même principe (étapes 1 à 5)
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1. Joue le premier coup de la partie
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2. Prépare le coup de l'IA
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🔍 Observe bien le résultat !
Observe le glaçon obtenu attentivement : que vois-tu ? Comment est-il ? Y a-t-il une différence entre la partie haute de ton glaçon et le bas ?
Si tu as laissé congeler toute l’eau de ton récipient : la partie supérieure est parfaitement transparente ! La partie inférieure, elle, présente des parties troubles, blanchâtres.
Si tu as retiré le récipient avant que toute l’eau ne soit congelée (par exemple si tu as utilisé une gourde) : le glaçon s'est formé dans la partie haute de ton récipient, dans ce cas ton glaçon est entièrement transparent, comme du verre !
🤔 Analysons ce qui s’est passé
Qu’est ce qui se cache dans ton verre d’eau ?
L’eau qu’on boit... ne contient pas que de l’eau ! L’eau du robinet, ou même celle en bouteille, contient différents composés dissous, comme des gaz : diazote, dioxygène, dioxyde de carbone... Mais aussi des sels minéraux : calcium, magnésium, sodium... Ici, ce sont surtout les gaz qui vont impacter la transparence.
Lorsque l’eau est à l’état liquide, ces différents composés sont totalement dispersés. Répartis dans l’ensemble du volume de ton verre d’eau, on ne les distingue pas à l’œil nu.
Que se passe-t-il quand l’eau gèle ?
Quand l’eau passe de l’état liquide à solide, sa structure change. Les molécules d’eau, jusqu’alors mobiles, vont se figer et s’organiser entre elles.
Dans un récipient classique, comme un bac à glaçons, la glace commence à se former d'abord à la surface et sur les parois. Ensuite, elle se propage vers le centre depuis toutes les directions à la même vitesse. Les molécules formant les gaz dissous dans l’eau se retrouvent coincées dans un volume de plus en plus restreint. Elles finissent alors par former de petites bulles de gaz. Quand la glace se forme à l’endroit où ces bulles apparaissent, elles restent piégées un peu partout dans le glaçon : ce sont elles qui modifient sa transparence !
Utiliser un récipient isotherme, ça change quoi ?
Dans notre expérience, le récipient isotherme joue un rôle clé : il ralentit la congélation sur les côtés et le bas du récipient. Comme le haut n'est volontairement pas fermé par un couvercle, c'est par là que la glace commence à se former.
Si la congélation se fait dans majoritairement dans une seule direction, la glace qui se forme plus lentement repousse et concentre les autres molécules vers le bas du récipient, dans la partie encore liquide.
Débarrassée de toutes impuretés, la partie haute du glaçon est alors totalement transparente !
Merci à Brusicor pour cette sympathique idée d'expérience !
📑 En résumé
- Du robinet, de source ou minérale, l'eau contient toujours différents composés dissous, comme des gaz ou des sels minéraux.
- Quand l’eau passe de l’état liquide à solide, sa structure change. Les molécules d’eau, jusqu’alors mobiles, vont se figer et s’organiser entre elles.
- Ce sont les gaz dissous dans l’eau liquide qui rendent le glaçon trouble.
- En contrôlant la congélation pour qu’elle se fasse dans une seule direction, du haut vers le bas, on concentre ces gaz dissous dans le bas du récipient. Le haut du glaçon est alors transparent !
Si tu souhaites en apprendre encore plus sur la chimie, je te donne rendez-vous aux Étincelles du Palais de la découverte !
Crédit photo de Martin Gardner : Konrad Jacobs, Erlangen
