Le monde de demain se construit aujourd'hui
Expériences
Expérience n°1 ( voir Les états artificiels de l'eau)
Préparation d’eau gélifiée
Hypothèse : On suppose que l'agar-agar peut conférer à l'eau liquide un état gélifié.
Matériel :
- Une balance avec sa capsule de pesée
- Un récipient d’au moins 200mL
- 150 ml d’eau
- 3.5 g d’agar-agar
- Un chauffe-eau
- Du bleu de méthylène
Protocole :
-
Tarer la balance avec une capsule de pesée
-
Peser 3,25g d’agar-agar
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Verser l’agar-agar pesé dans un récipient avec 150mL d’eau
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Faire chauffer le mélange agar-agar/eau à l’aide du chauffe-eau
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Ajouter quelques gouttes de bleu de méthylène dans le mélange afin d’obtenir une coloration bleue qui sera utile dans les expériences suivantes
-
Lorsque le mélange est à ébullition le verser dans un autre récipient
-
Laisser reposer le mélange à l’air libre puis au réfrigérateur pendant environ 30min
Observations :
Après 10min de repos à l’air libre, on observe du gel se former, cependant le mélange est encore principalement liquide.
Après le passage au réfrigérateur, on obtient finalement de un "solide" de couleur bleue.
Exploitation :
On remarque en la manipulant que ce "solide", bien qu’il ne soit pas constitué à 100% d’eau, est facilement comparable aux états naturels de cette dernière.
On observe qu'il possède une texture dite presque “solide”, car elle ne se renverse ou ne coule pas. Mais, tout comme un liquide, on peut voir sa forme changer sous l’effet d’une contrainte, comme la température ou la pression… Cette substance possède les propriétés d'un gel. C'est l'eau gélifiée.
Conclusion :
L'agar-agar peut donc conférer à l'eau un état "gélifié".
L’eau gélifiée peut être considérée comme un “état intermédiaire” entre l’état liquide et l’état solide, physiquement parlant. On l’appellera l’état “gel”.
Expérience n°2 (voir Les plantes et l'eau)
Expérience de l'osmose
Hypothèse : On suppose que le mécanisme d'échange d'eau se fait avec toutes les cellules de la plante et pas uniquement via les poils absorbants
Matériel :
- Des pommes de terre
- Un scalpel
- 3 éprouvettes graduées de x mL
- Une balance avec sa capsule de pesée
- Du sucre
- Une spatule
- Une pince
Protocole :
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Couper à l’aide du scalpel 3 frites de pomme de terre de même longueur et de même largeur
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Verser dans 3 éprouvettes graduées 250mL d’eau
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Tarer la balance avec sa capsule de pesée
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Peser 15,6 g de sucre et 62,5g de sucre
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Verser les 15,6g de sucre dans une des éprouvettes et les 62,5g dans une autre afin d’obtenir trois solutions de concentrations en sucre différentes (0 ; 62,5 et 250g/L)
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Mettre une frite par éprouvette
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Attendre environ 1h puis sortir les frites à l’aide de la pince
-
Mesurer les nouvelles tailles des frites et observer leurs nouvelles rigidités
Observations :
On observe que les frites ont changé, on a noté les changements dans un tableau, en sachant qu'à l'origine les frites mesuraient 7,3cm de longueur et 1cm de largeur.
On observe donc que plus la solution est concentrée en saccharose plus la frite rétrécit et plus elle devient molle.
Exploitation :
On peut donc en déduire qu’il y a eu un échange entre la solution extérieure et la solution intérieure (de la frite), créant ainsi ces variations, c’est l’exemple type du principe d’osmose:
Deux solutions sont séparées par une membrane semi-perméable, permettant le passage de certaines molécules dans les deux solutions distinctes.
Ce passage d’eau est déterminé par une pression que l’on appelle pression osmotique qui dépend essentiellement de sa molarité (ici concentration en saccharose), c’est à dire du nombre de mole, ou de molécules d’ions de soluté par litre de solution. Ainsi pour deux solutions données, la solution ayant la molarité la plus élevée est appelée solution hypertonique (solutions 3 et 2) et au contraire, celle ayant la molarité la plus faible est appelée solution hypotonique (solution 1). Deux solutions de même molarité sont isotoniques.
Les vacuoles des cellules de la frite 1 s’étendent sur toute la paroi, leurs cellules sont donc turgescentes.
Les vacuoles, plus compactes, des cellules des frites 2 et 3 sont donc plasmolysées.
Conclusion :
L'osmose s'effectue dans toutes les parties de la plante, donc pas uniquement dans les poils absorbants.
Expérience n°3 (voir Les plantes et l'eau)
Déplacement de l'eau dans le céleri
Hypothèse : On suppose que l'eau absorbée par le céleri se déplace dans celui-ci.
Matériel :
- 2 branches de céleri
- Eau
- Un bêcher de 200mL
- Du bleu de méthylène
- Une lame de rasoir
- Un microscope optique
Protocole :
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Verser 100mL d'eau dans le bêcher
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Rajouter du bleu de méthylène afin d'obtenir une coloration bleue
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Placer les deux branches de céleri dans le bêcher
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Attendre entre 2 et 4 jours, avant de sortir les branches du bêcher
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Couper une très fine tranche de branche de céleri à l'aide de la lame de rasoir
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Observer cette tranche à l'aide d'un microscope optique au grossissement x10
Observations :
On observe au microscope optique que certains groupes de cellules sont de couleur bleue. (voir photos)
Exploitation :
On déduit de cette observation que l'eau teintée a transité par cet amas de cellules.
Conclusion :
L'eau se déplace à l'intérieur du céleri et vers le haut, c'est à dire à l'inverse de la loi gravitationnelle.
Expérience n°4 (voir Applications réelles)
Effets de l'eau gélifiée sur des haricots
Hypothèse: On suppose que l'eau gélifiée agit différement que l'eau liquide sur des haricots.
Matériel :
- De l'eau gélifiée colorée au bleu de méthylène (produite lors de l'expérience 1)
- 10 graines de haricot
- Un bêcher de 500mL
- Logiciel Mesurim
Protocole :
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Mettre l'eau gélifiée colorée dans le bêcher de 500mL
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Implanter les 10 graines d'haricots dans l'eau gélifiée
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Réaliser un témoin avec le même volume d'eau liquide que d'eau gélifiée et 10 graines de haricots (ici le facteur variant est l'état de l'eau)
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Mesurer les racines à l'aide de Mesurim à la fin de l'expérience
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Mettre ces mesures dans un tableau
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Relever dans un tableau la taille des tiges de haricots dans la gélose et dans le témoin, une fois par jour
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Relever le nombre d'haricots vivant dans la gélose et dans le témoin, une fois par jour
Observations :
On observe, pour un nombre de haricots décroissant au fil du temps dans les deux récipients, que la taille des tiges (que l’on prendra ici comme indice de développement de ces végétaux) varie d’une expérience à l’autre.
Avec de l’eau liquide, les haricots poussent de manière quasi-insignifiante les 8 premiers jours pour atteindre 3cm de moyenne.
Du 8ème au 12ème jour on observe que la pousse se fait difficilement (de 3 à 5 cm) mais qu’à partir de ce moment, cette dernière s'accélère, passant de 5 à 20 cm en 4 jours.
Avec de la gélose, la croissance des 8 premiers jours est plus faible que celle de la témoin, en effet celle-ci n’atteint que 0.5cm.
Du 8ème au 12ème jour, la taille des tiges augmente de façon significative (0.5 à 5.5cm) pour connaître une croissance fulgurante et arriver à 23 cm le sixième jour.
On observe aussi que le volume d’eau liquide/gélose est très différent au bout de 16 jours.
En partant d’une hauteur de volume de base de 5cm pour les deux expériences, les résultats finaux diffèrent : avec de l’eau liquide, la taille du volume est de moins d’un centimètre alors qu’il est de 3.5 cm avec la gélose.
Exploitation :
On en déduit que l'eau gélifiée est plus efficace que l'eau liquide sur la croissance des haricots. De plus comme le volume de gélose restant est plus important que celui d'eau liquide, par conséquent l'eau gélifiée ne s'évapore pas, ou moins que l'eau liquide.
Conclusion :
L'eau gélifiée permet une croissance plus rapide et plus économe en eau des végétaux que l'eau liquide.
