Une classe a brûlé du chocolat : quelle énergie !

Chimiscope – Expériment@l : un évènement chocolat !

Des données pour les élèves et des réflexions pour les profs de chimie

En synergie, le Chimiscope et Expériment@l ont réalisé un évènement. Deux classes sont venues dans le labo de Hans Hagemann à l’université de Genève réaliser des mesures calorimétriques sur un fragment de chocolat.

L’évènement a eu lieu le 19 mars avec une première classe.

Presentation par H. Hagemann au chimiscope
Une introduction par le chercheur, rappelle les consignes de sécurité, précise le cadre et décrit les expériences.

Toute la classe, avec les chercheurs et leur enseignant. Photo R. ReymermierMais ce n’est pas le début, pour les élèves l’expérience avait commencé bien avant : ils ont été préparés par leur enseignant, Reynald Reymermier et sont venus avec plusieurs questions dont : le chocolat brûle-t-il et quelle énergie dégage-t-il ?

Le dispositif par Juan Carlos Fallas

Le calorimètre avec l'échantillon avant l'opération. Credit : Juan Carlos Fallas.

Le dispositif de mesure : Le thermomètre digital, la bombe et son couvercle, le Dewar et l’agitateur, l’alimentation de l’agitateur et d’allumage du filament.

Le chocolat est fixé sur un fil métallique qui permettra son allumage

Le chocolat est fixé sur un fil métallique qui permettra son allumage

Le chocolat est fixé sur un fil métallique qui permettra son allumage à l’intérieur du cylindre métallique : la « bombe » du calorimètre.

La science c'est aussi des mesures précises .. pour avoir des données et surtout discuter leur interprétation !

La science c

Une loupe permet de lire précisément le thermomètre à mercure.Une loupe permet de lire précisément le thermomètre à mercure. C’est que a besoin de mesures précises … pour avoir des données et surtout discuter leur interprétation !

La Science c'est un bonheur !Les élèves notent sur le tableau prévu ici les températures toutes les 15 secondes.

Il n'est pas facile de noter rigoureusement la température toutes les 15 secondes et deux élèves n'étaient pas de trop.

Il n'est pas facile de noter rigoureusement la température toutes les 15 secondes

Il n’est pas facile de noter rigoureusement la température toutes les 15 secondes et deux élèves n’étaient pas de trop.

La température dans le calorimètre s'est accrue de 1.7°C avec la combustion du chocolat !

La température dans le calorimètre s'est accrue de 1.7°C avec la combustion du chocolat !

La température dans le calorimètre s’est accrue de 1.7°C avec la combustion du chocolat !

 Après les mesures, le graphique permet de discuter et de communiquer les résultats !

Après les mesures, le graphique permet de discuter et de communiquer les résultats !

Après les mesures, le graphique permet de discuter et de communiquer les résultats !

Les données de ces mesures préliminaires faites par Juan Carlos Fallas sont disponibles pour les membres Expériment@l

Les données de ces mesures préliminaires faites par Juan Carlos Fallas sont disponibles pour les membres Expériment@l

AuthenTIC

Les données de ces mesures  faites par Juan Carlos Fallas sont disponibles pour les membres Expériment@l ici.xlsx

Une manip dans un labo  se prépare …

Pour que l’expérience ait un maximum de sens, nous avons discuté qu’il faudrait que les élèves aient (au moins) une question à laquelle l’exp puisse donne un réponse (au moins partielle, La question évoquée était ici  « Peut-on considérer un aliment comme un combustible ?  »

Ce qui avait été fait comme préparation

« En classe ce que nous avons vu c’est la comparaison entre l’énergie fournie par un chauffe-eau électrique mesurée facilement en Joule (1J = 1W . 1 s) et l’énergie accumulée par un liquide mesurée naturellement en calorie (1c = 1g . 1 degré).

L’enseignant essaie de leur faire comprendre intuitivement la formule:

Puissance x temps = chaleur massique x masse d’eau x différence de température

Ou qu’une calorie est une unité historique correspondant à des mesures avec l’eau.

Avec 300W et 10 secondes, 300 ou 400g de liquide nous avons bien vérifié la chaleur massique de l’eau, de l’éthanol et du pétrole lampant.

Utiliser un récipient en verre ou en aluminium ne changeait pas les résultats dans nos conditions (temps très court et en partant de la température ambiante).

Les élèves  ont pu ensuite faire les mesures pour trouver la puissance, inconnue, d’un bec Bunsen (200W) »

Après Pâques il envisage leur faire imaginer une expérience pour trouver la puissance en W d’une bougie en utilisant l’eau, mais aussi des billes de plomb, dans une éprouvette. Ceci en suite à l’expérience du tube de Wittig (1kg de billes de plomb que l’on fait chuter de 10x 1m dans un tube PVC).

F.Lombard sur la base des propos  de Reynald Reymermier

Les données de cet évènement son disponibles ici : AuthenTIC

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