Deux modèles pour visualiser des boucles de convection
Variante 1
Objectifs :
Réaliser des mélanges d’eau froide ou chaude, salée ou non salée, après avoir au préalable coloré l’un des liquides.
Matériel :
1 bécher, une pipette, des verres de montre pour réaliser des mélanges colorés
de l’eau chaude et froide non salée, de l’eau salée chaude et froide
un colorant ; exemple rouge congo et un compte gouttes.
Principe :
Le liquide coloré est déposé en petite quantité grâce à la pipette, dans un récipient contenant déjà de l’eau à température ou salinité différente.
Le peu de matériel utilisé permet de le mettre à la disposition de chaque élève.
Variante 2
Objectif :
Mettre en évidence, à l’aide d’un colorant (bleu de méthylène ou mieux, violet de gentiane), l’établissement d’un courant d’eau superficiel entre deux zones de température différente (comme entre l’équateur et les pôles) puis le plongement en profondeur de l’eau refroidie (différence de densité).
Matériel :
Par groupes d’élèves : aquarium ou bac plastique d’au moins 40 cm de longueur rempli d’eau ; une résistance chauffante d’aquarium moins large que l’aquarium afin de la fixer horizontalement juste sous la surface de l’eau ; un bloc de glace dans une boite plastique ; un flacon compte goutte de colorant (violet de gentiane) ; un tuyau plastique pour siphonner à la fin de la manipulation.
Montage :
Trucs et astuces
Lorsque des groupes d’élèves se succèdent, prévoir le temps de remplissage de l’aquarium.
De même, faire vidanger le dispositif avant la fin de la séance.
Brancher la résistance en même temps que l’on dispose le bloc de glace ; ajouter le colorant une ou deux minutes plus tard. Le résultat est très spectaculaire et visible très rapidement : l’eau colorée se déplace vers le bloc de glace, glisse dessous et plonge au fond de l’aquarium.
Ce modèle se prête bien à l’apprentissage de la construction d’un schéma avec mise en place de flèches traduisant les mouvements constatés.
Ne pas oublier de débrancher la résistance avant de vidanger le dispositif !
L’utilisation d’un bloc de glace en boite plastique permet :
– de congeler à nouveau le bloc pour un groupe suivant ;
– d’empêcher le mélange de l’eau de fonte de la glace avec l’eau colorée.
