Sciences et technologie · CE1 · Matière et mélanges : Les états de l'eau · 2e Trimestre

La fusion et la solidification de l'eau

Les élèves réalisent des expériences pour observer la fusion de la glace et la solidification de l'eau, en identifiant les conditions nécessaires.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 2 - Observer des changements d'états physiques

À propos de ce thème

La fusion et la solidification de l'eau sont les premiers changements d'état que les élèves de CE1 peuvent observer et mesurer concrètement. En plaçant des glaçons dans une assiette et en mettant de l'eau au congélateur, ils constatent que la forme change mais que la quantité de matière reste la même. Ce sujet s'inscrit dans le programme « Questionner le monde de la matière » et pose les bases de la compréhension des états physiques.

L'introduction du thermomètre permet aux élèves de relier un phénomène visible (la glace qui fond) à une mesure chiffrée (0 °C). Ils découvrent que la température reste stable pendant toute la durée du changement d'état, un résultat souvent contre-intuitif qui suscite de vraies discussions en classe.

Les démarches actives sont particulièrement adaptées ici : manipuler des glaçons, chronométrer la fusion, comparer des conditions expérimentales permet à chaque élève de construire ses propres constats plutôt que de recevoir une définition abstraite.

Questions clés

1. Expliquer le processus de fusion de la glace en eau liquide.
2. Décrire les conditions nécessaires à la solidification de l'eau.
3. Comparer les températures de fusion et de solidification de l'eau.

Objectifs d'apprentissage

• Expliquer le passage de la glace à l'eau liquide en décrivant le rôle de la chaleur.
• Identifier les conditions nécessaires pour que l'eau liquide se transforme en glace.
• Comparer la température de fusion de la glace et la température de solidification de l'eau.
• Décrire le comportement de la température pendant le changement d'état de l'eau.

Avant de commencer

Les états de la matière : solide, liquide, gaz

Pourquoi : Les élèves doivent connaître les trois états de la matière pour comprendre les changements d'état.

Observation et description de phénomènes simples

Pourquoi : Les élèves doivent être capables d'observer attentivement ce qui se passe pendant les expériences et de le décrire avec leurs mots.

Vocabulaire clé

Fusion	C'est le passage de l'état solide à l'état liquide. Pour la glace, cela se produit quand elle reçoit de la chaleur.
Solidification	C'est le passage de l'état liquide à l'état solide. Pour l'eau, cela se produit quand elle perd de la chaleur et devient de la glace.
Température	C'est une mesure qui indique si quelque chose est chaud ou froid. On la mesure avec un thermomètre.
Changement d'état	C'est quand une matière passe d'un état à un autre, par exemple de solide à liquide ou de liquide à solide.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La glace disparaît quand elle fond.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les élèves pensent parfois que la matière disparaît. Peser le glaçon avant et l'eau après la fusion, en groupe, montre que la masse est conservée. Cette manipulation concrète corrige l'intuition et introduit la notion de conservation.

Idée reçue courante

Il faut du froid pour que la glace existe, mais le 0 °C n'a pas de signification précise.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les enfants savent que « c'est froid » mais ne relient pas cette sensation à une température fixe. L'utilisation du thermomètre pendant l'expérience, avec relevé collectif toutes les minutes, permet de découvrir que 0 °C est le seuil exact du changement d'état.

Idées d'apprentissage actif

Cercle de recherche: La course des glaçons

Chaque groupe reçoit un glaçon et doit le faire fondre le plus vite possible sans le casser. Les élèves testent différentes méthodes (chaleur des mains, eau tiède, souffle) et notent le temps. La comparaison des résultats permet de formaliser le rôle de la chaleur.

30 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Le mystère du palier à 0 °C

L'enseignant montre un graphique simplifié de la température pendant la fusion d'un glaçon. Chaque élève note ce qu'il observe, en discute avec son voisin, puis la classe cherche ensemble pourquoi la température stagne à 0 °C pendant la fusion.

20 min·Binômes

Rotation par ateliers: Fusion et solidification côte à côte

Deux stations tournent : à la première, les élèves observent un glaçon fondre et relèvent la température toutes les 2 minutes. À la seconde, ils placent de l'eau dans un bac de glace pilée et sel pour observer la solidification. Chaque groupe passe aux deux stations.

40 min·Petits groupes

Galerie marchande: Nos protocoles illustrés

Les élèves affichent leurs dessins d'observation (avant, pendant, après la fusion ou la solidification). La classe circule, compare les représentations et identifie les étapes communes. Les différences de dessin alimentent un échange sur la précision de l'observation.

25 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les glaciers et les calottes glaciaires fondent en été, ce qui fait monter le niveau des océans. Les scientifiques observent ces changements pour comprendre l'impact du réchauffement climatique.
• En cuisine, les chefs utilisent la solidification pour faire des glaçons ou des sorbets. Ils contrôlent la température du congélateur pour obtenir la bonne texture.
• Les routes sont salées en hiver pour faire fondre la glace et éviter que l'eau ne gèle, ce qui rend la conduite plus sûre pour les automobilistes.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Demandez aux élèves d'écrire sur un carton : 'Pour faire fondre la glace, j'ai besoin de...' et 'Pour faire de la glace, j'ai besoin de...'. Ils peuvent dessiner ou écrire leur réponse.

Question de discussion

Montrez une image d'un verre d'eau avec des glaçons. Posez la question : 'Que se passe-t-il si on laisse ce verre dehors toute la journée ?' et 'Que se passe-t-il si on met ce verre d'eau dans le congélateur toute la nuit ?' Encouragez les élèves à utiliser le vocabulaire appris.

Vérification rapide

Pendant l'expérience de fusion, demandez à un élève de lire la température sur le thermomètre toutes les 5 minutes. Demandez aux autres élèves : 'La température monte-t-elle ? Descend-elle ? Ou reste-t-elle la même ?' Notez les réponses sur un tableau.

Questions fréquentes

À quelle température l'eau gèle-t-elle ?

L'eau pure gèle à 0 °C sous pression atmosphérique normale. En classe de CE1, les élèves vérifient ce seuil en plaçant un thermomètre dans un verre d'eau mis au congélateur et en notant la température au moment où les premiers cristaux apparaissent.

Quelle est la différence entre fusion et solidification ?

La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide (la glace devient eau). La solidification est l'inverse : l'eau liquide devient glace. Les deux se produisent à 0 °C pour l'eau pure. Les élèves retiennent mieux en vivant les deux transformations côte à côte.

Pourquoi la température reste-t-elle à 0 °C pendant la fusion ?

Toute l'énergie thermique sert à rompre les liens entre les molécules d'eau solide, sans augmenter la température. Ce palier dure tant qu'il reste de la glace. En CE1, on le montre par un relevé de température toutes les 2 minutes sur un graphique simple.

Comment rendre l'expérience de fusion plus active en classe ?

La course des glaçons (quel groupe fait fondre son glaçon le plus vite) crée de l'engagement et oblige à formuler des hypothèses. Ajouter un relevé de température et une pesée avant/après transforme le jeu en véritable démarche expérimentale, avec des données à comparer collectivement.