Laboratoire sur les ITS : L`échange des fluides!!
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Nom : _____________________________________ Groupe : ________ Laboratoire sur les ITS : L’échange des fluides!! Introduction : Dans le but de voir à quelle vitesse la propagation d’une ITS (infection transmise sexuellement) peut se propager dans la population, ton enseignant te propose l’expérience suivante : Il te remet une éprouvette numérotée contenant un liquide incolore. Toutes les éprouvettes contiennent le même liquide sauf deux. Au début de l’expérience, il y a donc une trentaine d’éprouvettes saines contre deux dont le liquide est contaminé par une ITS. Note le numéro de ton éprouvette dans l’encadré ci-dessous : Numéro de ton éprouvette : Première partie Au signal de ton enseignant, échange le contenu de ton éprouvette avec trois personnes de la classe et note le numéro des éprouvettes avec lesquelles tu as fait un échange (par cet échange de fluides, ou simule un acte sexuel). Attention, une fois les 3 échanges faits, tu ne peux plus accepter d’autres partenaires pour des échanges de fluides. Numéros des éprouvettes avec qui tu as échangé tes fluides : Remets ton éprouvette à ton enseignant une fois que tu as terminé ton expérience. Il ajoutera quelques gouttes de phénolphtaléine dans chacune d’entre elles. Les éprouvettes contaminées se coloreront en rose tandis que les éprouvettes saines resteront incolores. Discussion Remplis le tableau ci-dessous : Éprouvettes Au départ Nombre de rapports sexuels À la fin Pourcentage de sujets contaminés (%) Saines 3 Contaminées Total 100 23 30 Pages 158 à 160 Le relief DÉFINITIONS Le relief est l’ensemble des formes que l’on trouve à la surface de la lithosphère (élévations, dépressions, pentes). Un fjord est une vallée profonde, aux parois abruptes envahies par la mer. TYPES DE RELIEF Type Montagnes Caractéristiques Les montagnes sont caractérisées par de fortes pentes. Elles ont donc un relief très élevé. Vallées Les vallées sont des étendues basses et allongées, situées généralement entre deux montagnes. Plateaux Les plateaux sont de vastes étendues de terrain plutôt planes, situées à une certaine altitude par rapport à ce qui les entoure. Boucliers Les boucliers sont des parties très anciennes de relief, qui ont l’apparence d’un plateau légèrement bombé. Plaines Les plaines peuvent être d’anciennes mers qui se sont asséchées et au fond © ERPI Reproduction et modifications autorisées desquelles des dépôts de sable, de gravier et de roches se sont accumulés. Collines Les collines sont de petits renflements du relief. Elles ne sont pas dues aux plissements de la croûte terrestre. RÉGIONS GÉOLOGIQUES DU QUÉBEC 24 1 Bouclier canadien. 2 Plaine du Saint-Laurent. 3 Appalaches. 31 Pages 161 et 162 L’érosion DÉFINITION L’érosion est l’usure et la transformation des roches ou du sol par les glaciers, l’écoulement des eaux à la surface du sol et les agents atmosphériques (pluie, vent, gel). EXEMPLES D’AGENTS D’ÉROSION Réponses variables. Exemples : la pluie, le vent, les glaciers, des activités humaines comme l’agriculture, la coupe à blanc, le déboisement des rives, l’action des vagues provoquées par la circulation marine (navires, motomarines, etc.). © ERPI Reproduction et modifications autorisées EXEMPLE D’UN PHÉNOMÈNE D’ÉROSION : LES ROCHERS DES ÎLES DE MINGAN Explication de l’érosion des rochers L’eau de mer a peu à peu usé les rochers. 25 La formation des roches (Univers sec.2 p.120 à 126) CHAPITRE 1. LA FORMATION DES ROCHES IGNÉES a) Inscrivez dans le bon rectangle les deux catégories de roches ignées; ignées extrusives et ignées intrusives. ignées extrusives ignées intrusives Exemples : IGNÉES EXTRUSIVES -Obsidienne b) Expliquez en vos mots comment se forment les roches ignées extrusives? -pierre ponce Roches formées par le refroidissement rapide du magma à l’extérieur ______________________________________________________________ -basalte #66 de la croute terrestre. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Pierre ponce ______________________________________________________________ c) Qu’est-ce qui caractérise l’aspect des roches ignées extrusives? Obsidienne Roches de structure vitreuse ou à grains fins. Parce que le magma ______________________________________________________________ se refroidit très rapidement au moment de leur formation, les minéraux ______________________________________________________________ Basalte n’ont pas le temps de s’assembler en gros grains dans ces roches. IGNÉES INTRUSIVES Exemples : -Granite #51 -Diorite #55 -Gabbro #57 -porphyrique # 60 d) Expliquez en vos mots comment se forment les roches ignées intrusives? Roches formées par le refroidissement lent du magma à l’intérieur de Granite ______________________________________________________________ la croute terrestre. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Granite ______________________________________________________________ Porphyrique e) Qu’est-ce qui caractérise l’aspect des roches ignées intrusives? Le refroidissement lent du magma permet aux cristaux dans la roche de croître plus longtemps. C’est pourquoi les roches ignées intrusives présentent de gros cristaux apparents. 26 Gabbro 5 2. LA FORMATION DES ROCHES SÉDIMENTAIRES a) Sur le schéma ci-dessous, inscrivez dans le bon rectangle les mots ou les expressions en gras qui suivent : Transport des sédiments(par l’eau, le vent, les glaciers), compaction et cimentation des sédiments(diagénèse), érosion, accumulation de sédiments(roches sédimentaires détritiques) ou précipitation(roches sédimentaires chimiques). Transport des sédiments Érosion Accumulation de sédiments ou précipitation Compaction et cimentation des sédiments SÉDIMENTAIRES DÉTRITIQUES b) Expliquez comment se forment les roches sédimentaires détritiques? Ces roches se forment par l’accumulation ______________________________________________________________ Exemples : -Conglomérat #70 -Grès #71 -Shale #73 de débris. Au départ, la roche est brisée ______________________________________________________________ par érosion en petits fragments qui sont _____________________________________________________________ transportés par ruissellement jusqu’à des ______________________________________________________________ étendues d’eau importantes au fond desquelles ils vont s’accumuler, se ______________________________________________________________ compacter et se cimenter pour devenir à _____________________________________________________________ nouveau des roches. Le Grand Canyon est ______________________________________________________________ formé de tonnes de roches sédimentaires _____________________________________________________________ détritiques, comme en témoigne sa structure en strates(étages) sur la figure ci-contre. SÉDIMENTAIRES CHIMIQUES c) Expliquez comment se forment les roches sédimentaires chimiques? Exemples : Ces roches se forment par la précipitation de substances ______________________________________________________________ -Calcaire #74 présentes dans l’eau. En effet, lorsque certaines substances ______________________________________________________________ deviennent trop concentrées dans l’eau elles précipitent sous ______________________________________________________________ forme solide et se déposent au fond de l’eau. C’est le cas du ______________________________________________________________ composé NaHCO3 (Carbonate de sodium) qui forme la falaise de craie ci-contre. 27 3. LA FORMATION DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES. a) Sur le schéma ci-dessous, inscrivez dans le bon rectangle les mots ou les expressions en gras qui suivent : Métamorphisme régional, magma, métamorphisme de contact, réorientation des cristaux due aux pressions extrêmes, recristallisation de la roche due à la chaleur du magma. Métamorphisme régional Métamorphisme de contact Magma Recristallisation de la roche due à la chaleur Réorientation des cristaux due à la pression MÉTAMORPHISME DE CONTACT Exemples : -Quartzite #76 -Dolomite #79 b) Expliquez comment se forment les roches ayant subi un métamorphisme de contact? ______________________________________________________________ Ce sont des roches qui se sont transformées sous l’effet de la chaleur du magma situé tout ______________________________________________________________ près. La chaleur intense du magma cause ______________________________________________________________ l’apparition de nouveaux cristaux dans la roche ______________________________________ (recristallisation). ______________________________________________________________ ______________________________________ MÉTAMORPHISME RÉGIONAL CONTACT Exemples : c) Expliquez comment se forment les roches ayant subi un métamorphisme régional? -Shiste Talc #83 Ce sont des roches qui se sont transformées sous ______________________________________________________________ -Shiste Mica #84 l’effet de la pression. Les pressions énormes que l’on ______________________________________________________________ -Gneiss #85 rencontre dans la croute terrestre suffisent à plisser et _________________________________________ à aplatir les roches, même les plus dures. On ______________________________________________________________ remarque souvent dans ce type de roche, que les ______________________________________________________________ minéraux s’orientent et s’organisent suivant des directions précises, créant des bandes de minéraux _________________________________________ successives. 28 CHAPITRE Résumé sur les roches Complétez les caractéristiques des trois types de roches illustrés dans le diagramme suivant. Ensuite, associez à chacune des flèches du diagramme un des mots suivants : FUSION, ÉROSION, SOLIDIFICATION, RÉARRANGEMENT dû à la pression et RECRISTALLISATION due à la chaleur. Certains mots peuvent être utilisés plus d’une fois. Catégories Catégories Formation et apparence Formation et apparence Exemples Exemples MAGMA 1 2 FUSION 1. ________________ FUSION 2. ________________ 7 ÉROSION 3. ________________ Roches Sédimentaires 5 Roches métamorphiques 6 3 4 8 ET 4. RÉARRANGEMENT ________________ RECRISTALLISATON ÉROSION 5. ________________ 6. ________________ RÉARRANGEMENT ET RECRISTALLISATON Roches Ignées FUSION 7. ________________ SOLIDIFICATION 8. ________________ Catégories Formation et apparence Exemples 29 5 Résumé sur les roches (suite) Placez les huit mots et expressions de la banque ci-dessous dans les bons rectangles sur le schéma. Aidez-vous des huit indices sous l’encadré pour placer les mots au bon endroit. BANQUE DE MOTS Calcaire, Roches ignées intrusives, Quartzite, Métamorphisme de contact, Charbon, Anthracite, Grès, Marbre. INDICES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Roche métamorphique issue de la recristallisation du calcaire sous l’effet de la chaleur. Grès transformé sous l’action de la chaleur du magma. Roche métamorphique formée par la recristallisation du charbon sous l’effet de la chaleur Roche formée par le refroidissement lent du magma à l’intérieur de la croute terrestre. Roche sédimentaire chimique formée par précipitation et cimentation d’éléments présents dans l’eau de mer. Roche sédimentaire formée par l’accumulation, la fossilisation et la transformation de matière organique(aciennes forêts englouties). Roche sédimentaire détritique formée par l’accumulation et la cimentation de grains de sable. Transformation de la roche sous l’effet de la chaleur du magma. SCHÉMA 1 5 4 2 6 7 3 8 30 18 ROCHES : DÉFINITION La roche est le matériau formé de minéraux qui constitue la croûte terrestre. Type de roches Ignées Définition Roches qui résultent du refroidissement du magma. Catégorie • Intrusives Exemples • Gabbro, diorite, granite, etc. • Extrusives • Obsidienne, rhyolite, pierre ponce, etc. Sédimentaires Roches formées par l’accumulation graduelle de sédiments. • Grès, shale. • Chimiques • Calcaire, dolomite, etc. 31 • Détritiques Métamorphiques Roches qui ont subi une « métamorphose », une • Régionales • Gneiss transformation, à cause de la chaleur ou de la pression présentes dans la croûte terrestre. • De contact Les types de roches et les minéraux TYPES DE ROCHES • Marbre Pages 120 à 127 MINÉRAUX : DÉFINITION Les minéraux sont les constituants des roches. Exemples de minéraux Réponses variables. Ex. : • Feldspath • Soufre • Diamant • Halite • Biotite • Quartz 19 Pages 128 à 131 Les types de sols DÉFINITION Le sol est la couche superficielle et meuble de la croûte terrestre. PARTICULES MINÉRALES DU SOL Matériau du sol Grosseur des particules Argile Inférieure à 0,002 mm Limon Entre 0,002 mm et 0,05 mm Sable Entre 0,05 mm et 2 mm Gravier Supérieure à 2 mm TYPES DE SOLS Type de sol Sol argileux Particularités Sol qui contient surtout de l’argile ; compact ; laisse peu de place pour la circulation de l’air et de l’eau ; aussi appelé « glaise ». Sol limoneux Sol qui contient surtout du limon ; laisse circuler l’air et l’eau. Sol sableux Sol qui contient surtout du sable ; s’effrite facilement ; laisse facilement circuler l’air et l’eau. Sol humifère Sol qui contient surtout de la matière organique ; retient bien l’eau. 32 Propriétés et tests d’identification des minéraux TEST 1 : LA MASSE VOLUMIQUE D’UN MINÉRAL a. Définition : Tout comme pour les liquides, la masse volumique ρ d’un minéral est en fait la masse d’un cm3 (ou 1 ml) de cette substance. Elle se calcule en divisant la masse du minéral par son Volume. b. Formule : ρ = m ÷ V c. Méthodes pour déterminer la masse volumique d’un minéral. Méthode 1 Mesure de la masse du minéral 1. ajuster la balance. 2. Déposer le minéral sec sur le plateau de la balance et mesurer sa masse. (Ex. m = 10,60 g). 3. Verser 10 mL d’eau dans un cylindre gradué(voir Figure 1). 4. Laisser glisser doucement le minéral dans l’eau du cylindre sans qu’il y ait d’éclaboussures (voir Figure 2). Mesure du volume du minéral 20 20 15 15 10 10 5 ml 5 ml Figure 2. Figure 1. 5. Mesurer l’augmentation du volume d’eau dans le cylindre. Cette augmentation correspond au volume du minéral et se calcule comme suit : V = 14 mL – 10 mL = 4 mL 6. Calculons la masse volumique à l’aide de la formule : ρ = m ÷ V Calcul de la masse volumique du minéral m = 10,60 g V = 4 mL ρ = ? ρ = m ÷ V ρ = 10,60 g ÷ 4 mL = ρ = 2,65 g/mL ou g/cm3 33 Méthode 2 ( plus précise ) Pour déterminer la masse volumique, on peut utiliser le principe d'Archimède en mesurant la masse de l'échantillon sur la balance puis dans l'eau. Mesure de la masse du minéral. 1. Attacher le minéral sec sur le plateau de la balance et mesurer sa masse(voir figure 3). Ex. On obtient une masse de 18,59g. Figure 3. 2. Ensuite, plonger le minéral accroché à la balance dans l’eau d’un bécher(voir figure 4). Attention! Il ne doit y avoir aucun contact entre la balance et le bécher, ainsi qu'entre le minéral et les parois du bécher. Mesure du volume du minéral Note : pour éviter de tenir le bécher avec la main, utilisez le socle mobile situé sous le plateau à la base de la balance. Il suffit de le monter à la hauteur désirée au dessus du plateau. Figure 4. 3. Peser le minéral immergé dans l’eau du bécher. On obtient une masse de 15,45g 4. La masse du minéral dans l'air( mair ) moins sa masse dans l'eau( meau ) donne la masse de l'eau déplacée et par conséquent, le volume du minéral V . V = mair 34 meau Voyons le calcul du volume V en détail : Calcul du volume du minéral V = mair - meau V = 18,59g - 15,45g = 3,14 g Cette masse d’eau déplacée(3,14 g) a aussi un volume de 3,14 mL(1 mL d’eau pèse 1 g), donc V = 3,14 mL 5. Calculons la masse volumique ρ : ρ = ? g/ml Calcul de la masse volumique du minéral m = masse dans l'air = 18,59g V = 3,14 mL ρ = m ÷ V ρ = 18,59 g ÷ 3,14 mL = 5,92 g/mL = 5,92 g/ cm3 d. Exercices. 1. Un échantillon de minéral pèse 32,50 g. Lorsqu’on le dépose dans un cylindre gradué rempli d’eau, le volume de l’eau passe de 20 ml à 26,5 ml. Quelle est la masse volumique de ce minéral? Réponse : ________ Calcul : m = 32,50 g ρ = V = 26,5 mL – 20 mL ρ = V= ρ 6,5 mL m ÷ V 32,50 g ÷ = 6,5 mL 5 g/mL ρ = ? 2. Un minéral pèse 28,15 g dans l’air et 20,08 g dans l’eau. Quelle est sa masse volumique? Réponse : ________ Calcul : m = 28,15 g V = 28,15 g – 20,08 g = 8,07 g V = 8,07 mL ρ = ? 35 ρ = ρ = ρ ≈ m ÷ 28,15 g ÷ V 8,07 mL 3,5 g/mL TEST 2 : LA COULEUR DU TRAIT trait a. Définition : La couleur du ______________ d’un minéral est déterminée en frottant _________________ le minéral contre une plaque de porcelaine ________________________________ non émaillée(voir figure 5). Figure 5. b. Le trait des minéraux métalliques. Si le trait est _______________ comme sur la figure 5, le minéral est foncé métallique _________________. brillant Les minéraux métalliques ont un éclat vif et _______________, comme l’or et l’argent. c. Le trait des minéraux non métalliques. incolore Si le trait laissé par le minéral sur la plaque est ______________ ou pâle non métallique _________, le minéral est _______________________. Les minéraux non métalliques ont un éclat soit adamantin(comme le diamant glace ___________________, soit vitreux(comme de la _________________ ) ou craie encore terreux(comme de la ______________). 36 TEST 3 : LA DURETÉ D’UN MINÉRAL a. résistance à se dureté Définition : La _____________ d’un minéral est sa _________________ rayer faire _____________ par différents objets. b. L’Échelle de Mohs. Friedrich Mohs, un minéralogiste allemand, a établi une échelle de dureté graduée de 1 à 10, basée sur la résistance des minéraux à se faire rayer(voir page suivante). Friedrich Mohs c. Tests simples pour évaluer la dureté d’un minéral sur l’échelle de Mohs. ongle 1. Lorsqu’on peut rayer un minéral avec notre ______________, sa dureté est inférieure ou égale à 2 sur l’échelle de Mohs, c’est le cas pour l’or et le talc, qui ont tous les deux une dureté de 1 . 1 cent sa 2. Lorsqu’on peut rayer un minéral avec une pièce de _________, dureté est de 2.5 à 3, c’est le cas de la calcite avec une dureté de 3 Clou 3. Lorsqu’on peut rayer un minéral avec un __________ ou une lame en acier ___________, sa dureté est de 3.5 à 5. ne _______ peut _______________ rayer 4. Lorsqu’on ___ le minéral avec un clou ou une lame d’acier, sa dureté est supérieure ou égale à 5.5 sur l’échelle raye le verre. C’est le cas du de Mohs. Un tel minéral _______________ quartzavec une dureté de 7. ____________, dure Note : le diamant avec une dureté de 10 est la plus ________ des substances connues. Elle raye donc toutes les matières courantes. 37 L’ÉCHELLE DE MOHS Dureté 1 résultat observable sur l’échantillon Rayé facilement par l'ongle (talc) 2 Rayé par l'ongle (gypse) 3 Rayé par une pièce de 1 ¢ (calcite) 4 Rayé facilement par un couteau (fluorite) 5 Rayé au couteau (Apatite) 6 (pyrite) Très difficile à rayer au couteau. Peut rayer légèrement le verre. 7 (quartz) 8 Non rayable au couteau. Raye facilement le verre (topaze) 9 (corindon) 10 (diamant) Rayé que par un autre diamant. Raye toutes les matières courantes. 38 TEST 4 : L’EFFERVESCENCE a. effervescence Définition : L’_________________________ est la propriété qu’ont certains acide minéraux à réagir au contact d’une solution ___________, en produisant un ________________________. Bouillonnement (gaz) b. une ____________ goutte d’acide sur une surface Test : Il suffit de déposer ________ observer nue du minéral et d’____________________s’il y a effervescence. Il faut loupepour percevoir l’effervescence. parfois une ___________ Figure 6. TEST 5: LE MAGNÉTISME a. magnétisme Définition : Le ________________________est la propriété qu’ont certains boussole minéraux à faire bouger l’aiguille d’une ________________. b. Test : Il suffit d’approcher lentement le minéral d’une boussole. magnétique, si l’on Le minéral est dit constate de petits mouvements de l’aiguille de la boussole causés par la présence du minéral à proximité (environ 1 cm de distance). 39 Voyons quelques exemples : À l’aide de la clé d’identification à la page 56, identifiez les minéraux dont il est questions dans les exemples suivants. Justifiez votre réponse à l’aide des résultats expérimentaux. Exemple 1. Un minéral gris-bleu laisse un trait foncé sur la plaque de porcelaine. On peut rayer ce minéral avec l’ongle. Sa masse est de 43,83 g et lorsqu’on le plonge dans un cylindre gradué, le volume de l’eau passe de 30 à 39 ml. De quel minéral s’agit-il? ____ molybdénite __ Démarche et calculs : -Le minéral est métallique , car il laisse un trait foncé sur la porcelaine. -Sa dureté est comprise entre 1 et 2 , car on peut le rayer avec l’ongle. -Calcul de la masse volumique : m = 43,83 g ρ = V = 39 mL – 30 mL ρ = V = ρ ρ 9 mL m ÷ 43,83 g ÷ = V 9 mL 4,87 g/mL =? Exemple 2. Un minéral rayé par la lame d’un canif laisse un trait incolore sur la plaque de porcelaine. Sa masse dans l’air est de 22,00 g et sa masse dans l’eau est de 16,50 g. Au contact de l’acide chlorydrique, on observe une légère effervescence sur le minéral. De quel minéral s’agit-il? Aucun, la masse volumique est trop élevée… Démarche et calculs : -Le minéral est non métallique , car il laisse un trait incolore sur la porcelaine. -Sa dureté est comprise entre 3,5 et 5 , car on peut le rayer avec lame d’acier. -Calcul de la masse volumique : m = 22,00 g ρ = V = 22,00 g – 16,50 g = 5,5 g ρ = V = ρ ρ 5,5 mL =? 40 m ÷ 22,00 g ÷ = 4 g/mL V 5,5 mL Clé d’identification de différentes substances Catégories de substances Minéraux non métalliques Minéraux métallique Nom de la substance couleur talc VBJBr Alliages métalliques Matières plastiques Masse volumique ρ 1 Autres propriétés 2.7 – 2.8 Mou, gras au touché gypse BGJBr 2 2.3 – 2.4 calcite BRoG 3 2.6 – 2.8 Très effervescent à HCl fluorite BJRViVBr 4 3.2 Éclat vitreux Apatite BJVBlRBr 5 3.1 – 3.2 Éclat vitreux gras feldspath RoBGJ 6 2.6 – 2.8 Souvent rose. Éclat vitreux quartz B 7 2.65 Souvent blanc, parfois sous forme de cristaux en forme de pointe. molybdénite G-BlVi 1.5 4.7 – 4.8 Écailles, gras au toucher. graphite G-N 1.5 2.25 gras au toucher, tache les doigts. Effervescence -, cristaux cubiques galène G-Bl 3 5.5 – 6.5 chalcopyrite J(Or)-Br 3.5 3.8 – 4.2 Reflet vert, Effervescence -. pyrrhotite J-Br 4 4.5 – 4.8 magnétisme léger, brunit à l’air. sphalérite Br 4 4 chromite NBr-N 5.5 3.8 – 4.2 Magnétite N 5.5 4.6 – 5.2 Très magnétique Ne réagit pas aux acides Br-RGN 5 5.2 – 5.3 Écailles ou paillettes, léger magnétisme pyrite J 6 4.5 – 5.0 Surnommé «l’or des fous» illménite G-N 6 4.6 Faiblement magnétique Or J-Bl 1 19.3 Plomb G-Bl 1.5 11.4 Aluminium G-B 1.5 2.7 Zinc G-B 2.5 7.1 Cuivre Br-R 3 8.8 Très bon conducteur Fer G 4-5 7.8 Très bonne rigidité Laiton (Cu+Zn) J(Or) 3 7.3 – 8.8 Très ductile Br-R 4 8.4 – 9.2 G 5 7.85 Bronze (Cu + Sn) Acier (Fe+C) conductibilité (g/mL) Laisse une poudre blanche sur les doigts Hématite Métaux purs Dureté Polypropylène B Polyéthylène H.D. B Polystyrène B Nylon B 1.12 -1.16 Plexiglas B 1.18 -1.19 PVC B 1.38 -1.41 nulle Bonne à très bonne, mais pas toujours détectable Mou, ne s’oxyde pas, excellente conductibilité électrique Mou, s’oxyde facilement, fond à basse ttempérature. Très léger, bonne rigidité. bonne à excellente 0.85 - 0.92 0.94 - 0.98 1 1.04 -1.06 nulle Légende de couleur : B : Blanc Br : Brun J : Jaune Ro : Rose V : Vert Bl : Bleu G : Gris N : Noir R :Rouge Vi : Violet 41 Activité préparatoire sur l’identification des minéraux Mise en situation : Christian, notre technicien en laboratoire, a trouvé une boîte contenant une dizaine d’échantillons de minéraux numérotés 4, 6, 7, 9, 14, 15, 18, 22, 27 et 30. Christian aimerait bien savoir si parmi ces minéraux, il y a des échantillons que l’on pourrait associer à certaines substances affichées à la page 56 ? Mandat: À l’aide de la clé d’identification des minéraux(page 56) et du matériel mis à votre disposition, effectuez les manipulations qui vous permettront de d’apporter une réponse au problème de Christian. Vous devrez justifiez vos réponses à l’aide de résultats expérimentaux. Vous devrez compléter toutes les sections du rapport de laboratoire aux pages 58 à 63. 42 1. Représentation du problème. À partir de la mise en situation, résumez en vos mots le problème à résoudre. Je dois identifier des minéraux inconnus à l’aide de tests et de résultats expérimentaux. ____ 4 Je devrai ensuite déterminer si certains de ces minéraux font partie de la liste de la page 52. Résumez en quelques lignes ce que vous comptez faire pour résoudre ce problème Quel type d’informations ou de résultats devrez-vous chercher? Que ferez-vous avec ces résultats pour résoudre le problème posé? ____ 6 Pour chaque minéral inconnu, je devrai déterminer quelques propriétés comme le type d’éclat du minéral, sa dureté, sa masse volumique, son magnétisme et sa réaction à l’acide. Je comparerai ensuite les propriétés des minéraux inconnus avec celles des minéraux de la liste de la page 52. CD1 – Représentation adéquate de la situation 2. Élaborez une hypothèse. À première vue, à quels minéraux de la page 23 pourriez-vous associer les échantillons fournis? (votre hypothèse peut être vraie ou fausse, vous devrez la vérifier dans le rapport qui suit) ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 43 /8 3. Planifiez votre démarche d’investigation scientifique Description des manipulations (précise le matériel utilisé à chaque étape) : ____ 2 ______________________________________________________________________ 1) Frotter le minéral sur une plaque de porcelaine non émaillée. Noter la couleur du trait. ______________________________________________________________________ 2) Essayer de rayer le minéral avec l’ongle, si ça ne fonctionne pas, essayer avec ____ 3 ______________________________________________________________________ une pièce d’un cent et ensuite avec une lame d’acier. Si l’acier ne raye pas le minéral, essayer de rayer une plaque de verre avec ce dernier. Noter le résultat. ______________________________________________________________________ 3) Ajuster la balance et Peser le minéral sur la balance. Noter le résultat. ______________________________________________________________________ ____ 3 4) Peser le minéral dans l’eau d’un bécher déposé sur le socle de la balance, noter ______________________________________________________________________ le résultat. ______________________________________________________________________ 5) Soustraire la masse du minéral dans l’eau à la masse du minéral dans l’air. Noter ce résultat en mL comme étant le volume du minéral. ______________________________________________________________________ ____ 2 6) Approcher le minéral d’une boussole et noter le comportement de la boussole. ______________________________________________________________________ 7) Déposer une goutte d’acide sur le minéral, noter s’il y a effervescence. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ CD1 – Élaboration d’une démarche pertinente pour la situation / 10 44 Couleur du minéral Ou Rayé par l’ongle 6 Rayé par 1 cent JOr Raye le verre 9 foncé Rayé par la lame 14 foncé JVB r Rayé par la lame pâle foncé 4 7 Rayé par l’ongle pâle 27 30 pâle 22 pâle 18 Masse dans l’eau Volume (g) (g) ( ml ) 39,56 29,52 10,04 effervescence, ou autres caractéristiques particulières. Aucune réaction Rayé par 1 cent pâle 15 Masse dans l’air raye le verre. foncé Couleur du trait Magnétisme, Rayé par…? foncé minéral 4. Affichez les résultats de vos expérimentations B Raye le verre Raye le verre Rayé par la lame CD1 – Mise en œuvre adéquate de la démarche 45 / 10 # du minéral 5. Traitement des résultats: 4 6 7 9 14 15 18 22 27 30 Dureté Masse volumique ρ Non métallique de 0 à 10 ? (g/mL) Justifiez Justifiez Calcul obligatoire Métallique De 1 à 2 ρ (Trait foncé sur porcelaine) Métallique (Car il est rayé par l’ongle) De 3 ρ (Trait foncé sur porcelaine) Métallique (Car il est rayé par 1 cent) De 3,5 à 5 ρ ρ = (Trait foncé sur la porcelaine) (Car il est rayé par la lame) ρ = Métallique De 5,5 à 9 ρ (Trait foncé sur porcelaine) Métallique (Car il raye le verre) De 3,5 à 5 ρ (Trait foncé sur porcelaine) Non Métallique (Car il est rayé par la lame) De 1 à 2 ρ (Trait pâle sur la porcelaine) Non Métallique (Car il est rayé par l’ongle) De 3 ρ (Trait pâle sur la porcelaine) Non Métallique (Car il est rayé par 1 cent) De 5,5 à 9 ρ (Trait incolore sur la porcelaine) Non Métallique (Car il raye le verre) De 5,5 à 9 ρ (Trait incolore sur la porcelaine) Non Métallique (Car il raye le verre) De 3,5 à 5 ρ (Trait incolore sur la porcelaine) (Car il est rayé par la lame) ρ métallique ou ρ = ≈ = ρ ρ ρ ρ ρ m ÷ ÷ 39,56 g ÷ ≈ = = = = = = = V ÷ V ÷ V ÷ V ÷ V 2.7 g/mL m ≈ ÷ 2.65 g/mL m ≈ V 2.6 g/mL m ≈ ÷ 2.7 g/mL m ≈ 10,04 mL 5.0 g/mL m ≈ V 4.7 g/mL m ≈ V 3,9 g/mL m ≈ V 6.0 g/mL ÷ V 3.2 g/mL CD1 – Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes. CD1– Résultats identifiés(2 pts), résultats en tableau(1pt), unités affichées(2pts) 46 ÷ 2.3 g/mL m ≈ ρ ρ m / 10 /5 6. Analyse des résultats et conclusion Répondez aux questions d’analyse pour chaque minéraux. Le minéral 4 pourrait-il être de la galène? NON Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. 4 Le minéral 4 se raye avec l’ongle(dureté 1 à 2) et la galène a une dureté de 3 selon la clé d’identification. Le minéral 4 a une masse volumique plus faible( ≈ 2,3 g/mL) que celle de la galène(5,5 à 6,5 g/mL selon la clé d’identification) Le minéral 6 pourrait-il être de la calcite? _ NON _ Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. 6 Le minéral 6 laisse un trait foncé sur la porcelaine, alors que la calcite, qui est non métallique, aurait laissé un trait pâle ou incolore. La calcite a une masse volumique plus faible( ≈ 2,7 g/mL) que celle de la galène(5,5 à 6,5 g/mL selon la clé d’identification) Quelle pourrait être la nature du minéral 7? _____________________Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. 7 Quelle pourrait être la nature du minéral 9? ____pyrite___Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. Le minéral 9 est jaune, métallique et non magnétique tout comme la pyrite. 9 Le minéral 9 est assez dur pour rayer le verre, tout comme la pyrite. Enfin, la masse volumique du minéral 9 est ≈ 4.7 g/mL, qui est incluse dans la plage de valeurs permises pour la pyrite; soit entre 4.5 et 5.0 g/ml. Le minéral 14 pourrait-il être de la chalcopyrite? ________ Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. 14 Suite page suivante 47 6. Analyse des résultats et conclusion (suite) Le minéral 15 pourrait-il être du gypse? ________ Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. ____________________________________________________________________________________________ 15 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Quelle pourrait être la nature du minéral 18? _____________________Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. ____________________________________________________________________________________________ 18 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Le minéral 22 pourrait-il être de la fluorite? ________ Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. ____________________________________________________________________________________________ 22 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Quelle pourrait être la nature du minéral 27? _____________________Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. ____________________________________________________________________________________________ 27 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Le minéral 30 pourrait-il être de l’illménite? ________ Justifiez votre réponse à l’aide d’au moins 2 résultats expérimentaux. ____________________________________________________________________________________________ 30 ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ CD1 – Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes. 48 / 20 44 • Les matières premières • Les matériaux • Le matériel Pages 83 à 87 MATIÈRES PREMIÈRES : DÉFINITION ET EXEMPLES Définition Les matières premières sont des substances naturelles. Elles devront être transformées avant d’être utilisées dans la fabrication d’objets ou de biens de consommation.. Les matières premières peuvent être classées dans une des quatre catégories ci-dessous. Pour chaque catégorie, donnez 3 exemples végétale animale minérale (autre que le bois) ligneuse (produits du bois) coton laine Chalcopyrite (cuivre) Bois sève d’hévéa huile et graisse Graphite (équipement sportif) Copeaux, résidus céréales cuir Pétrole (plastique, carburant) Pulpe de bois (papier) 49 (contre-plaqué) MATÉRIAUX : DÉFINITION ET CLASSES Définition Les matériaux sont des substances des substances qui ont été transformées par l’être humain. Ils sont utilisés tels quels dans la fabrication d’objets ou de biens de consommation. 1 Métaux (tige d’acier, poutre d’aluminium) 5 Plastiques (bouteille de shampoing, DVD, ) 2 Céramiques (vaisselle, tuiles,) 6 Pierre et béton (construction, briques, routes) 3 Verres (bécher, tasse à mesurer) 7 Composites (composantes haute performance) 4 Textiles (chandail de coton, tapis en laine) 8 MATÉRIEL : DÉFINITION ET EXEMPLES Définition Le matériel est L’ensemble des appareils, des machines, des instruments, des véhicules et des outils qui servent à la fabrication d’un objet Exemples tournevis ordinateur 50 Pelle mécanique © ERPI Reproduction et modifications autorisées Classes de matériaux 20 Les manifestations naturelles de l’énergie – Le vent Pages 132 à 139 DÉFINITIONS L’énergie, c’est la capacité de provoquer un changement. Le vent, c’est un déplacement d’air causé par la différence de pression entre deux endroits et par la rotation de la Terre. MANIFESTATIONS NATURELLES DE L’ÉNERGIE Forme d’énergie Dans l’hydrosphère Énergie hydraulique Source de l’énergie Énergie que l’on peut tirer de l’eau en mouvement. Énergie marémotrice Énergie tirée du mouvement des marées. Énergie des vagues et Énergie tirée des vagues et des courants des courants marins marins. Dans l’atmosphère Énergie éolienne Énergie emmagasinée par les masses d’air Dans la biosphère Énergie de la biomasse Énergie tirée de la matière vivante. Dans la lithosphère Énergies fossiles Énergies qui proviennent de la transfor- que l’on peut extraire du vent. mation des végétaux en substances minérales. Énergie géothermique Énergie qui provient de la chaleur interne de la Terre. Énergie nucléaire Énergie tirée des réactions nucléaires. 51 21 Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables DÉFINITIONS Une ressource énergétique renouvelable est une source d’énergie qui se recrée naturellement et en quantité suffisante par rapport à la vitesse à laquelle on l’utilise. Une ressource énergétique non renouvelable est une source d’énergie qui ne se recrée pas naturellement, ou qui ne se recrée pas en quantité suffisante par rapport à la vitesse à laquelle on l’utilise. SOURCES D’ÉNERGIE CONSIDÉRÉES COMME RENOUVELABLES • Énergie solaire • Énergie éolienne • Énergie hydraulique • Énergie de la biomasse • Énergie géothermique • Énergie marémotrice SOURCES D’ÉNERGIE CONSIDÉRÉES COMME NON RENOUVELABLES • Énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) • Énergie nucléaire 52 Page 140 Résumé des énergies renouvelables (volume p.132 à 140 + p.203 à 209) 1. L’énergie solaire a) Comment cette forme d’énergie est-elle captée et en quoi peut-elle être transformée? ___________________________________________________________ L’énergie solaire peut être captée par des panneaux solaires thermiques qui servent à chauffer l’eau ou l’air ___________________________________________________________ d’un édifice. L’énergie solaire peut aussi être captée par ___________________________________________________________ des panneaux à cellules photovoltaïques qui transforment ________________________________________ le rayonnement solaire en électricité. b) Exemples d’utilisation de cette forme d’énergie. On peut utiliser l’énergie solaire pour chauffer l’eau d’une maison ou d’une piscine. Des ___________________________________________________________ panneaux solaires peuvent également alimenter en électricité : un bateau qui doit partir ___________________________________________________________ plusieurs jours, un satellite qui doit fonctionner pendant 10 ans, une calculatrice qui fonctionne sans pile,… 2. L’énergie hydraulique a) Qu’est-ce que l’énergie hydraulique? _C’est l’énergie que l’on peut tirer de l’eau en mouvement(énergie cinétique). On utilise parfois l’action de la gravité sur l’eau pour obtenir de l’énergie cinétique en construisant d’immenses barrages. Parfois on exploite l’énergie cinétique issue des mouvements naturels de l’eau(vagues, marées et courants marins). b) Comment cette forme d’énergie est-elle captée et en quoi peut-elle être transformée? ___________________________________________________________ On peut capter cette énergie en construisant un barrage pour permettre à l’eau de descendre rapidement d’une bonne hauteur pour faire tourner les pales d’une turbine électrique. On peut également capter le mouvement de l’eau en mer à l’aide de turbines _ spéciales également. Dans les deux cas, l’énergie cinétique de l’eau est transformée en énergie électrique. 53 3. L’énergie éolienne a) Qu’est-ce que l’énergie éolienne? C’est l’énergie que l’on peut tirer du ___________________________________________________________ mouvement de l’air. ___________________________________________________________ _______________________________________ b) Comment cette forme d’énergie est-elle captée et en quoi peut-elle être transformée? On peut capter cette énergie avec une éolienne qui transformera l’énergie cinétique ___________________________________________________________ l’air en énergie électrique. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 4. L’énergie géothermique a) Comment cette forme d’énergie est-elle captée et comment est-elle utilisée par les humains? ___________________________________________________________ Plus on descend en profondeur dans la lithosphère, plus la ___________________________________________________________ température augmente à cause de la présence de magma qui ___________________________________________________________ dégage une chaleur extrême sous la lithosphère. On peut capter cette chaleur pour chauffer l’air ou l’eau de ___________________________________________________________ maisons ou d’édifices très vastes. ___________________________________________________________ La chaleur de la Terre peut également alimenter des ___________________________________________________________ centrales géothermiques qui produisent de l’électricité à ___________________________________________ grande échelle. 5. La biomasse a) Qu’est-ce que la biomasse? C’est de la matière vivante de laquelle on peut tirer de ___________________________________________________________ l’énergie. La décomposition des déchets ___________________________________________________________ organiques(vivants) dans un dépotoir produit du ___________________________________________________________ méthane avec lequel on peut chauffer des édifices et ______________________________________________ même produire de l’électricité. b) Comment cette forme d’énergie peut-elle être renouvelable? Les humains créent des déchets organiques continuellement et en grande quantité, donc ce cycle est renouvelable. 54 30 Les transformations de l’énergie Pages 204 à 209 PRINCIPALES FORMES D’ÉNERGIE UTILES Forme d’énergie Description Énergie mécanique Énergie due au mouvement ou à l’état d’un corps. Énergie thermique Énergie transférée sous forme de chaleur. Elle est due à l’agitation des particules de la matière. Énergie lumineuse Énergie transportée par la lumière. Énergie électrique Énergie engendrée par le déplacement de l’électricité. TRANSFORMATIONS DE L’ÉNERGIE Réponses variables. Ex. : Énergie d’origine Énergie solaire Exemples d’énergie finale obtenue Moyens technologiques utilisés pour faire cette transformation • Énergie électrique • Panneaux solaires photovoltaïques • Énergie thermique • Panneaux solaires thermiques Énergie hydraulique Énergie électrique (mécanique) Turbine et alternateur d’une centrale hydroélectrique Énergie éolienne (mécanique) Énergie électrique Éolienne Énergies fossiles • Énergie thermique • Système de chauffage • Énergie mécanique • Automobile • Énergie électrique • Centrale thermique Énergie nucléaire Énergie électrique Centrale nucléaire Biomasse • Énergie thermique • Feu de foyer • Énergie électrique • Centrale thermique 55 Transformations de l’énergie (suite) Pour les quatre types de centrales suivantes, indiquez dans les rectangles, les différentes formes d’énergie obtenues à chaque étape de transformation. Utilisez les mots dans l’encadré ci-dessous pour répondre. Certains mots peuvent revenir plus d’une fois. Nucléaire thermique fossile électrique éolienne mécanique hydraulique a) Une centrale éolienne : B A C éolienne A électrique mécanique vent B C génératrice Hélice b) Une centrale au charbon C D B A fossile A Combustion du charbon thermique B Chaleur mécanique 56 C Turbine électrique D alternateur c) Une centrale hydroélectrique A C B hydraulique A électrique mécanique Eau B C génératrice Turbine d) Une centrale nucléaire B C D A nucléaire A Réaction nucléaire thermique B Chaleur mécanique 57 C Turbine électrique D alternateur 58
