Climat et réchauffement climatique EDD : LE CLIMAT Séquence 4
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Climat et réchauffement climatique EDD : LE CLIMAT Séquence 4: Origine du changement climatique Effet de serre -Expériences- 1 - ORIGINE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE : Questionnement : Actuellement, la Terre se réchauffe, et il y a des conséquences importantes pour la nature et pour l’Homme. D’après-vous pourquoi la Terre se réchauffe-t-elle ? Noter les propositions des élèves, et au besoin relance de la classe en précisant : « si je vous dis « effet de serre », à quoi cela vous fait-il penser ? » Mots attendus : serre de jardin, serre pour les légumes, les fleurs, faire pousser, protéger, à l’abri, chaleur, pollution, couche d’ozone, gaz, etc. Classer ces mots en 2 colonnes : une qui évoque des choses positives une autre des choses négatives pour l’Homme/la nature. Qu’est-ce que l’effet de serre ? Que se passerait-il sur la Terre, s’il n’y avait pas d’effet de serre ? Reprendre l’exemple de la serre de l’horticulteur qui permet d’éviter certaines gelées et d’obtenir des températures plus élevées et plus favorables pour la pousse des plantes par exemple au début du printemps quand il fait encore froid. Climat et réchauffement climatique Analyse documentaire : Document 1 L’effet de serre : un phénomène naturel (annexe 11) Cahier d’expérience : à l’aide du texte (annexe 11), réalise un schéma du mécanisme de l’effet de serre. Document 2. Un effet de serre supplémentaire dû aux activités humaines (annexe 12) Cahier d’expérience : distingue les effets positifs et négatifs de l’effet de serre. Climat et réchauffement climatique 2 – EXPERIENCES EFFET DE SERRE : a- Effet de serre Objectifs : Savoir mener une expérience et interpréter ses résultats Savoir relever la température d’un thermomètre Mettre en évidence l’effet de serre naturel et renforcé Imaginer les effets potentiels du réchauffement climatique pour la planète et pour notre mode de vie Matériel : 3 saladiers/aquariums transparents 3 thermomètres film plastique 3 lampes de 100 watts Marche à suivre : Etape 1 : Remplir les 3 récipients avec la même quantité d’eau (2 cm environ) Fixer un thermomètre sur la paroi intérieure en veillant à ce que l’extrémité soit plongée dans l’eau Recouvrir 2 des récipients d’un film plastique Sur un des films tendus sur les récipients, réaliser des trous d’un cm de diamètre Etape 2 : Selon le niveau des élèves et les explications reçues, leur faire deviner ou leur expliquer les trois situations suivantes : Le récipient sans film plastique représente la terre sans effet de serre (Récipient 1) Le récipient avec film plastique troué représente l’effet de serre naturel (Récipient 2) Le récipient avec film plastique non troué représente l’effet de serre renforcé (Récipient 3) Placer les 3 récipients au soleil (ou sous une lampe de 100 Watts) Climat et réchauffement climatique Etape 3 : Demander aux élèves d’observer les variations de températures toutes les 20 minutes et de les reporter sur un tableau comme ci-dessous : Récipient 1 Heure Température Récipient 2 Heure Température Récipient 3 Heure Température Etape 4 : Cahier d’expériences : Expliquer les différences de température entre les différents aquariums Travail collectif : Demander quelles sont les actions humaines qui produisent des gaz à effet de serre Demander de décrire leurs activités quotidiennes en imaginant 4 degrés de plus (sous forme de récit ou en images) Source : WWF Belgique b- Autre expérience (plus simple) : Matériel : 2 thermomètres Un saladier en verre 2 lampes identiques (ou soleil, c’est mieux)) Climat et réchauffement climatique Protocole : Placer les 2 thermomètres sur une surface identique au soleil ou sous une lampe Relever les températures (et notamment vérifier que la température indiquée soit la même sur les 2 thermomètres). Placer le saladier sur un des thermomètres. Hypothèses : Cahier d’expériences : (hypothèses) les élèves écrivent ce qui va se passer selon eux. Relever les températures à intervalles réguliers sans soulever le saladier Remarque importante : les élèves vont penser soit que la température sous le saladier va monter plus vite, soit au contraire que la température montera plus vite à l’air libre. Et les deux auront raison ! En effet, dans un premier temps, le saladier va piéger l’air froid et le verre va faire obstacle à la chaleur. Mais, petit à petit le verre laissant passer les rayons lumineux et donc la chaleur, celle-ci va s retrouver piégée par le saladier et la température va augmenter. La matière, le verre, est très importante ; en effet le verre laisse passer les rayons ultra-violets de la lumière, mais dès que ceux-ci heurtent le sol, ils sont réfléchis sous forme de rayonnement infrarouge et le verre est opaque aux infrarouges. On mesure ainsi l’énorme différence entre une serre plastique et une serre en verre. 3- Mise en évidence du rôle du CO2 dans l’effet de serre. COMMENT MONTRER QUE LE CO2 EST UN GAZ A EFFET DE SERRE ? Expérience tiré du livre : « Le climat, ma planète et moi » de David Wilgenbus. Climat et réchauffement climatique Attention ! Expérience fine à tester auparavant. Matériel : 2 bouteilles de cola ou soda gazeux de couleur foncée Deux bouteilles de 2 litres en plastique transparent, vides 2 thermomètres identiques et précis Une lampe de bureau avec ampoule de 100 ou 150 watts. Objectif : montrer que le CO2 est un gaz à effet de serre. Compétences : Pratiquer une démarche d’investigation : questionner, savoir observer, formuler une explication possible et chercher à la valider Organiser et représenter des données numériques Lire, interpréter et construire quelques représentations : diagramme, graphique. La veille : préparation de l’expérience : Couper le haut des bouteilles vides de façon à obtenir 2 récipients identiques de 20 cm de hauteur. Tracer un trait à 8 cm du fond sur les bouteilles vides Percer un trou à 5 cm au-dessus de chaque trait (diamètre du trou = diamètre du thermomètre) Placer les 2 récipients sous la lampe (éteinte pour l’instant) à égale distance de la lampe. Placer les 2 bouteilles de soda à côté (non ouvertes) Questionnement : Qu’est-ce que cette boisson a de particulier ? Que se passe-t-il quand on ouvre la bouteille ? Orienter la discussion sur le fait qu’il s’agit d’une boisson gazeuse. De quel gaz s’agit-il ? (gaz carbonique) Demain pour faire l’expérience, nous aurons besoin de la même boisson, l’une avec gaz et l’autre sans gaz. Comment faire (Faire Climat et réchauffement climatique éventer toute la nuit unes des 2 bouteilles, on peut aussi remuer la boisson avec une cuillère pour accélérer le phénomène.)) Déroulement de l’expérimentation : variante 1 Verser le soda doucement en inclinant la bouteille pour éviter un dégazage trop rapide. Mettre en place les thermomètres et la lampe (encore éteinte) Demander aux élèves d’expliquer le principe de l’expérience présentée. Il s’agit de noter l’évolution de la température dans chaque récipient et de voir si le gaz échappé du soda a une influence ou pas sur la température. Attendre 30 minutes pour que le CO2 quitte le soda et remplisse le reste du récipient. On peut mettre un papier au-dessus de la bouteille qui dégaze. NB : Le CO2 étant plus dense que l’air, il va rester un moment dans le récipient. Si l’on attend trop longtemps, il va diffuser dans toute la pièce. Cahier d’expérience : faire le schéma .du début de l’expérience. Au bout de 30 minutes l’air contenu dans un des récipients est enrichi en CO2 et l’autre non. On introduit les 2 thermomètres et on allume la lampe. Cahier d’expérience : faire le schéma. De l’expérience. Climat et réchauffement climatique Cahier d’expérience : Relever les températures toutes les 10 minutes et la reporter dans un tableau puis sous forme de graphique. On constate que la température est plus élevée dans le récipient enrichi en CO2 : écart attendu entre 1 et 3 °C. Précautions : Ecart assez faible ; ce qui nécessite d’avoir des bons thermomètres et de faire une lecture « bien en face » pour éviter les erreurs de parallaxe Arrêter l’expérience au bout de 10 minutes car ensuite le CO2 s’échappe de la bouteille, il est devenu plus chaud sous l’action de la lampe. Ne pas toucher à la bouteille en train de dégazer pour ne pas provoquer la dispersion du CO2 à l’extérieur. Climat et réchauffement climatique Cahier d’expérience : les élèves mettent les relevés sous forme de graphique. Conclusion : Cahier d’expérience : chaque élève écrit sa conclusion Après la lecture des relevés de température, on constate que l’air enrichi en CO2 s’est davantage réchauffé que l’air plus pauvre en CO2. Par analogie avec l’atmosphère, on peut alors dire que plus l’atmosphère contient de gaz carbonique plus elle se réchauffe. Le CO2 est bien un gaz à effet de serre. Variante 2 La variante 2 se déroule de la même manière, sauf qu'on commence par introduire un thermomètre au travers de chacun des bouchons des bouteilles en verre (les percer au préalable) de façon à obtenir une fermeture hermétique. Climat et réchauffement climatique On remplit alors la deuxième bouteille en verre avec le contenu de la nouvelle bouteille de 50cl de cola (celle qui était restée fermée). On bouche les deux bouteilles en verre et on les place sous une forte lampe : selon la puissance de celle-ci, la différence de température apparaît au bout de 10 à 20 minutes (2 à 3°C d’écart). Si le montage est bien hermétique, le CO2 reste dans la bouteille et on peut prolonger l'expérience pendant plusieurs heures : l'écart de température est alors plus marqué. Cette expérience est plus facile à réaliser que dans la variante 1, Climat et réchauffement climatique dans la mesure où le CO2 ne quitte pas la bouteille : la concentration étant plus élevée, l'effet de serre est plus marqué. De plus, on n'a plus besoin de prendre des précautions particulières (ne pas toucher la table pour éviter de faire des turbulences et ainsi perdre le CO2). Conclusion collective : Après la lecture des relevés de température, la classe constate que l’air enrichi en CO2 s’est davantage réchauffé que l’air « pauvre » en CO2. L’analogie avec l’atmosphère peut alors être faite : Cahier d’expérience :Plus l’atmosphère contient de gaz carbonique, plus elle se réchauffe. Le gaz carbonique est bien un gaz à effet de serre. Faire le schéma.
