Document 3

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| |Histoire des sciences |
| |Classe de quatrième |
|Programme | A. De l'air qui nous entoure à la molécule |
| |[Histoire des sciences : de l'évolution du modèle |
| |moléculaire à la réalité de la molécule] |

|Connaissances du |Un gaz est formé de particules. |
|primaire ou pré |Mesure de pression, influence du volume et de la quantité|
|requis. |de gaz. |

|Socle commun. |Connaissances : savoir que la matière se présente sous |
| |une multitude de formes. |
| |Capacités : être capable de pratiquer une démarche |
| |scientifique : savoir observer, questionner, formuler une|
| |hypothèse et la valider, argumenter, modéliser de façon |
| |élémentaire. |
| |Attitudes : - le sens de l'observation ; |
| |- la curiosité pour la découverte des causes des |
| |phénomènes naturels, l'imagination raisonnée, l'ouverture|
| |d'esprit ; |
| |- percevoir la différence entre réalité et simulation. |

|Connaissances et |Une description moléculaire pour comprendre |
|capacités |Un modèle particulaire pour interpréter : |
|disciplinaires |- la compressibilité d'un gaz ; |
|visées. |- la distinction entre mélange et corps pur pour l'air et|
| |la vapeur d'eau. |
| |Argumenter en utilisant la notion de molécules pour |
| |interpréter : |
| |- la compressibilité d'un gaz ; |
| |- les différences entre corps purs et mélanges ; |
| |- la diffusion d'un gaz dans l'air ou d'un soluté dans |
| |l'eau. |
| |Percevoir les différences entre réalité et simulation. |

|Activité 1 : étude de documents |
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|( Texte sur l'histoire des sciences : |
|L'évolution du modèle particulaire au 19e siècle. |
|Dès le 18e siècle, l'idée d'expliquer les caractéristiques des gaz grâce à |
|la théorie particulaire est apparue avec Bernoulli qui ira même jusqu'à |
|donner une première explication de la pression exercée par les gaz. Ces |
|derniers sont constitués de particules en mouvement qui s'agitent et |
|heurtent les parois du récipient qui les contient : la pression est le |
|résultat de cette multitude de chocs. Cette représentation microscopique |
|des gaz ne sera reprise qu'au début du 19e siècle où, malgré l'hostilité de|
|la communauté scientifique de l'époque envers cette théorie, l'hypothèse |
|particulaire est soutenue par plusieurs savants. Parmi eux, John Dalton, un|
|physicien britannique, reprend et améliore le modèle introduit par |
|Bernoulli : il explique le mélange de deux gaz mis en contact par |
|l'existence de particules en mouvement. En 1860, c'est un autre physicien |
|britannique, James Maxwell, qui parvient à décrire très précisément les |
|mouvements des particules dans un gaz grâce aux mathématiques. |
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|( vidéo : Les élèves visualisent une vidéo montrant la diffusion d'un gaz |
|coloré (NO2). Ils peuvent y observer le mélange du gaz coloré avec l'air. |
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|( Questions : |
|Selon Dalton, quelles propriétés doivent avoir les particules pour |
|expliquer la diffusion du gaz coloré ? |
|Comment Bernoulli explique-t-il la pression dans un gaz au niveau |
|microscopique ? |

|Activité 2 : Diffusion d'un gaz coloré - Modélisation |
|( Modélisation : |
|En utilisant le modèle particulaire, les élèves doivent représenter les gaz|
|contenus dans chaque flacon au début et à la fin de l'expérience. |
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|( Exploitation des résultats : |
|Discussion sur les différentes propositions, confrontation entre les |
|modélisations et les observations d'après la vidéo. |
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|( réinvestissement : |
|Modélisation particulaire de l'air qui illustre : |
|- la présence de particules différentes pour les deux principaux gaz ; |
|- les proportions respectives de ces deux gaz ; |
|- le mélange de ces deux gaz. |
|Modélisation particulaire de l'eau : distinction entre mélanges et corps |
|pur. |





















|Activité 3 : Comment l'hypothèse particulaire permet-elle d'expliquer les |
|variations de la pression d'un gaz ? |
|( Exemple d'exercice proposé aux élèves : |
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|- Dans quel cas la pression exercée par le gaz enfermé dans la seringue |
|est-elle la plus grande ? Pourquoi ? |
|- à l'aide du modèle particulaire proposé par Bernoulli, expliquer pourquoi|
|la pression est plus importante dans une seringue que dans l'autre. |
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|La correction peut s'effectuer grâce à un logiciel |
|d'animation (individuellement ou collectivement). |
|L'animation illustre le fait que les chocs des particules sur les parois |
|sont plus nombreux quand le volume diminue : la pression augmente. |
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|( Autre exemple d'exercice : |
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