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Plongeons-nous dans l’étude de la vie et des organismes vivants avec un nouvel ensemble d’expériences de biologie pour les enfants ! Elles sont toutes faciles et simples à réaliser à la maison ou dans votre classe, et toutes sont à base de liquide ou d’eau, donc vous aurez probablement tout ce dont vous avez besoin sous la main pour donner vie à ces projets scientifiques. Nous allons explorer l’osmose, la chromatographie, l’homogénéisation, la transpiration, l’action capillaire et l’évaporation.

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Ours en guimauve Osmose

« Soluté » est un terme général qui désigne une molécule dissoute dans une solution. Dans une solution d’eau salée, par exemple, les molécules de sel sont les solutés. Plus on met de sel dans la solution, plus on augmente la concentration de solutés.

L’eau se déplace d’une zone à faible concentration de solutés vers une zone à plus forte concentration de solutés. Ce mouvement des molécules d’eau est appelé « osmose ». Afin d’examiner le processus d’osmose et d’observer comment il fonctionne, nous pouvons regarder ce qui arrive aux oursons gommeux lorsqu’on les laisse tremper dans différentes solutions pendant une nuit.

Ce dont vous aurez besoin :

• Deux récipients tels que des bols, des tasses ou des bocaux
• Tasse à mesurer
• Ours en gomme
• Sel
• Eau
• Règle

Directions

1. Ajoutez ½ tasse d’eau dans chacun des deux récipients vides. Ajoutez 1 cuillère à café de sel dans l’un des récipients et remuez bien.

1. Déposez un ours en gomme dans chaque récipient et laissez-le 8 heures ou toute la nuit.

1. Observez ce qui est arrivé à chaque ours en gomme. Comparez les oursons en gomme les uns aux autres, et aussi à un ourson en gomme qu’on n’a pas laissé tremper toute la nuit.

Que se passe-t-il ?

La concentration des solutés à l’intérieur de l’ourson en gomme est plus élevée que la concentration des solutés dans l’eau ordinaire. Par conséquent, dans notre expérience, l’eau a coulé dans l’ours en gomme, ce qui l’a fait gonfler, et c’est pourquoi l’ours en gomme a grandi pendant la nuit.

La même chose est vraie pour l’ours en gomme placé dans la solution d’eau salée. Cependant, la différence de concentration en soluté n’était pas aussi grande, donc moins d’eau a coulé dans l’ours en gomme. En d’autres termes, il a fallu moins d’eau pour équilibrer la concentration de soluté à l’intérieur et à l’extérieur de l’ours en gélatine. Ainsi, l’ours en gomme dans la solution d’eau salée a moins grandi que l’ours dans la solution d’eau ordinaire.

Vous pouvez expérimenter avec différentes concentrations de soluté pour voir comment cela affecte le résultat. Que se passe-t-il lorsque vous ajoutez deux fois plus de sel au bain-marie de nuit ? Y a-t-il une quantité de sel que l’on peut ajouter pour que l’ours en gomme garde la même taille ?

Explorer la chromatographie

La chromatographie est une technique utilisée pour séparer les composants d’un mélange. La technique utilise deux phases – une phase mobile et une phase stationnaire. Il existe plusieurs types de chromatographie, mais dans cette expérience, nous allons étudier la chromatographie sur papier.

Dans la chromatographie sur papier, la phase stationnaire est le papier filtre. La phase mobile est le solvant liquide qui se déplace sur le papier filtre. Pour cette expérience, nous allons utiliser de l’encre de marqueur pour examiner comment fonctionne la chromatographie.

Ce dont vous aurez besoin :

• Trois récipients transparents tels que des verres à boire ou des bocaux mason
• Des filtres à café
• De l’alcool à friction
• De l’huile végétale
• De l’eau
• Un marqueur soluble dans l’eau, n’importe quelle couleur
• Marqueur Sharpie, n’importe quelle couleur
• Règle
• Crayon

Directions

1. Marque un récipient avec un  » A « , un deuxième récipient avec un  » W  » et un troisième récipient avec un  » O « . » Remplissez le fond du récipient  » A  » d’alcool à friction, le récipient  » W  » d’eau et le récipient  » O  » d’huile végétale. Assurez-vous que le liquide dans chaque récipient ne remonte pas à plus de ½ pouce du fond.

1. Prenez trois filtres à café et mesurez 1 pouce à partir du fond. Marquez cet endroit en traçant une ligne avec le crayon. Faites un point sur cette ligne en utilisant le marqueur soluble dans l’eau. Faites de même avec le marqueur Sharpie.

1. Placez un filtre à café dans chaque récipient de façon à ce que le fond du filtre à café soit immergé dans le solvant mais que le solvant NE touche PAS les points d’encre du marqueur. Le solvant va remonter le filtre à café et passer devant les points. Observez ce qui arrive aux points lorsque le solvant se déplace sur eux.

Que se passe-t-il ?

Comme ça se dissout comme ça, les substances vont donc interagir avec les solvants qui lui sont similaires. L’encre de marqueur soluble dans l’eau est polaire, elle va donc interagir avec des phases mobiles polaires comme l’eau et l’alcool. Lorsqu’un solvant non polaire, comme l’huile végétale, se déplace sur elle, elle n’interagira pas et ne bougera donc pas.

L’encre de marqueur Sharpie est « permanente » dans le sens où elle ne peut pas être lavée à l’eau. Elle n’est pas soluble dans l’eau. Cependant, lorsque l’alcool à friction se déplace sur elle, nous voyons que l’encre Sharpie interagit avec elle. Cela s’explique par le fait que l’encre Sharpie contient des alcools. Suivant le principe du « pareil dissout pareil », elle interagit avec l’alcool à friction.

Utiliser du lait tie-dyed pour observer l’homogénéisation

Les molécules dans une solution ont tendance à s’agréger avec d’autres molécules qui sont de même charge. Les molécules de graisse, par exemple, vont s’agréger avec d’autres molécules de graisse. Le lait est composé de différents types de molécules, dont des graisses, de l’eau et des protéines. Afin d’empêcher ces molécules de se séparer complètement pour former des couches, le lait subit un processus appelé homogénéisation.

Même après avoir subi l’homogénéisation, cependant, les molécules de graisse flottant librement dans la solution se regrouperont si le lait reste assis sans être perturbé. Pour visualiser ce processus, et ce qui se passe lorsque ces molécules sont dispersées, nous pouvons utiliser du colorant alimentaire et du savon à vaisselle.

Ce dont vous aurez besoin :

• Lait entier
• Savon à vaisselle
• 1 petit bol
• Tiges de coton

Directions

1. Verse du lait dans un petit bol. Vous n’avez pas besoin de beaucoup de lait pour cela, juste assez pour remplir le fond de votre bol. Laissez le lait se déposer pour que la surface du lait soit immobile avant de passer à l’étape 2.

1. Ajoutez une goutte de colorant alimentaire à la surface du lait.

1. Piquez un coton-tige dans du savon à vaisselle et touchez le coton-tige à la surface du lait, directement à côté de la goutte de colorant alimentaire. Qu’arrive-t-il au colorant alimentaire ?

Que se passe-t-il ?

Avez-vous déjà essayé de mélanger de l’huile et de l’eau ? Les molécules de graisse dans l’huile, tout comme celles du lait, sont  » hydrophobes « , c’est-à-dire qu’elles n’aiment pas être à proximité de molécules chargées comme l’eau, et feront tout pour s’en éloigner. Pour y parvenir, elles s’agglutinent. Comme les molécules de graisse sont moins denses que l’eau, les globules de graisse flottent et forment une couche au-dessus de l’eau. Dans notre expérience, nous avons ajouté du colorant alimentaire à cette couche de globules gras.

Le savon de vaisselle est un détergent. Les molécules détergentes ont une extrémité hydrophobe et une extrémité hydrophile. De ce fait, elles sont capables de former un pont entre les molécules de graisse et les molécules d’eau, ce qui fait que les globules de graisse se brisent et se dispersent. Ce que nous observons lorsque nous ajoutons le savon à vaisselle, c’est cette dispersion des globules gras, entraînant avec eux le colorant alimentaire, ce qui donne lieu à un magnifique motif de couleurs unies. Le résultat est plus spectaculaire si vous ajoutez plusieurs gouttes de colorant alimentaire et incluez une variété de couleurs.

Faire voyager l’eau par capillarité

Les serviettes en papier sont conçues pour ramasser rapidement les déversements, absorbant beaucoup de liquide avec seulement quelques feuilles. Mais qu’est-ce qui rend les serviettes en papier si absorbantes ? La réponse est, en partie, l’action capillaire.

Dans cette expérience, nous allons observer comment l’action capillaire fonctionne pour rendre les serviettes en papier efficaces. En n’utilisant rien d’autre que des serviettes en papier et les principes régissant l’action capillaire, nous ferons voyager de l’eau d’un récipient à un autre.

Ce dont vous aurez besoin :

• 3 récipients (tasses ou bocaux)
• Eau
• Essuie-tout
• Coloration alimentaire

Directions

1. Alignez les trois récipients. Remplissez les deux récipients situés à chaque extrémité d’environ ¾ d’eau. Ajoutez plusieurs gouttes de colorant alimentaire dans chacun des pots. La couleur que tu utilises est libre, mais l’effet est meilleur si les deux couleurs se combinent pour former une troisième couleur. (Par exemple – le jaune et le bleu donnent du vert.)

1. Pliez une serviette en papier en 4 dans le sens de la longueur. Placez une extrémité de la serviette en papier pliée dans l’un des récipients remplis d’eau colorée (assurez-vous que l’extrémité est immergée dans l’eau) et laissez l’autre extrémité pendre dans le récipient vide. Répétez l’opération en utilisant une deuxième serviette en papier et le récipient rempli restant.

1. Laissez les récipients reposer pendant quatre heures. Vérifiez-les après 1 heure, 2 heures et 4 heures. Que voyez-vous ?

Que se passe-t-il ?

Les serviettes en papier sont très poreuses. Ces pores fonctionnent comme de minuscules tubes, ou capillaires, pour aspirer l’eau. Deux propriétés permettent à ce phénomène de se produire. La première est l’adhérence. Les molécules d’eau sont attirées par les parois des capillaires et s’y « collent ». Ce phénomène est renforcé dans notre expérience car les serviettes en papier sont composées de molécules de cellulose qui sont très attirantes pour l’eau. La deuxième propriété est la cohésion. Les molécules d’eau aiment se coller les unes aux autres. Ensemble, ces deux propriétés permettent à l’eau de « voyager » le long de l’essuie-tout contre la gravité, sortant d’un récipient et tombant dans l’autre.

Les essuie-tout efficaces sont plus poreux que les marques moins efficaces, ce qui leur confère un degré d’absorption plus élevé. En tenant compte de cela, comment pensez-vous que les progrès observés à chaque point de temps seraient différents si vous utilisiez des serviettes en papier de mauvaise qualité au lieu de serviettes très absorbantes ? Comment pensez-vous que la couleur dans le bocal du milieu changera si vous utilisez une serviette en papier moins absorbante pour faire voyager l’eau bleue, et une serviette en papier plus absorbante pour faire voyager l’eau jaune ?

Observation du xylème dans le céleri

Toutes les plantes ont besoin d’eau pour survivre. Afin de faire remonter l’eau du sol vers leurs pousses et leurs feuilles, les plantes ont développé un système de transport de l’eau. Ce système est appelé « xylème ». Nous pouvons observer le mouvement de l’eau par le xylème en plaçant des branches de céleri dans de l’eau colorée. L’eau colorée se déplace dans la tige et remonte dans les feuilles, rendant visible le trajet de l’eau dans ce système.

Ce dont vous aurez besoin :

• Un récipient tel qu’un bocal ou un vase
• Céleri
• Colorant alimentaire
• Tasse à mesurer
• Eau

Directions

1. Ajouter 1 tasse d’eau au récipient vide. Ajoutez 2 gouttes de colorant alimentaire à l’eau (ou le nombre nécessaire pour obtenir la couleur désirée) et remuez bien pour mélanger.

1. Choisissez une tige de céleri qui a des feuilles attachées au sommet. Coupez environ 1 pouce du bas de la tige.

1. Placez la tige à la verticale dans le récipient, en vous assurant que le bas de la tige est immergé dans l’eau.

1. Laissez le céleri dehors pendant la nuit. Observez ce qui se passe. Sortez le céleri de l’eau et ouvrez-le pour mieux voir le chemin qu’a pris l’eau.

Que se passe-t-il ?

Les plantes utilisent un système appelé xylème pour tirer l’eau du sol et la transporter à travers la pousse jusqu’à leurs feuilles. Ce processus est passif, ce qui signifie qu’il ne nécessite aucune énergie pour se produire. C’est pourquoi le céleri a pu faire remonter l’eau pendant la nuit. Le céleri a tiré de l’eau colorée à travers sa tige via le système de transport du xylème. L’eau colorée a voyagé jusqu’aux feuilles, les colorant.

Le système de transport du xylème peut être vu plus clairement lorsque le céleri est coupé. L’eau colorée tache les cellules du xylème, ce qui les rend visibles.

Un des phénomènes qui entraîne le flux d’eau dans une plante est la transpiration. La transpiration est le nom donné au processus par lequel l’eau s’évapore des feuilles d’une plante. A ton avis, que se passerait-il si nous répétions l’expérience en utilisant une branche de céleri dont les feuilles ont été coupées ? Essayez et voyez !

Comment faire pleuvoir à l’intérieur

L’une des propriétés de l’eau est qu’elle peut exister sous différentes phases. Elle peut exister sous forme liquide, qui est la forme qui nous est la plus familière, et elle peut aussi exister sous forme solide (glace), ou gazeuse (vapeur d’eau). Dans cette expérience, nous allons faire passer l’eau par deux de ses phases : liquide et gazeuse. Nous observerons comment la température fait passer l’eau d’une phase à l’autre. Cela nous permettra d’avoir une meilleure idée de ce qui arrive à l’eau dans la nature, et du rôle que joue la température dans le cycle de l’eau.

Ce dont vous aurez besoin :

• Un grand récipient comme un bocal
• Une plaque de céramique
• De l’eau
• De la glace

Directions

1. Chauffez environ huit tasses d’eau jusqu’à ce qu’elle soit juste fumante. Cela peut être fait sur la cuisinière ou au micro-ondes, mais la cuisinière vous donnera plus de contrôle sur le processus de chauffage.
2. Versez l’eau dans le bocal jusqu’à ce qu’il soit complètement rempli et laissez le bocal reposer pendant cinq minutes. Cela permettra de chauffer le bocal pour l’expérience. Après cinq minutes, jetez l’eau.
3. Ajoutez suffisamment d’eau chauffée pour remplir le bocal à peu près à moitié. Couvrez l’ouverture du bocal avec l’assiette, en veillant à ce qu’aucune vapeur ne puisse s’échapper. Laissez le bocal reposer pendant 3 minutes. Observez ce qui se passe avec l’eau dans le bocal. Notez tous les changements que vous voyez.
4. Après 3 minutes, placez suffisamment de glace sur le dessus de l’assiette à dîner pour couvrir sa surface. Regardez ce qui se passe dans le bocal.

Que se passe-t-il ?

Le cycle de l’eau est responsable de la production de la pluie. L’eau liquide s’évapore, envoyant de la vapeur d’eau dans l’atmosphère. Lorsque la vapeur d’eau atteint l’air plus frais de la haute atmosphère, elle se condense à nouveau en gouttelettes d’eau, formant ainsi des nuages. Si trop d’eau se condense, ou si la température se refroidit, l’eau condensée retombe sur terre sous forme de pluie.

Dans cette expérience, nous avons reproduit ces conditions pour produire de la « pluie ». D’abord, nous avons laissé l’eau chauffée former de la vapeur d’eau à l’intérieur du bocal. La vapeur d’eau a rempli l’espace entre la surface de l’eau et la plaque. Nous avons ensuite ajouté de la glace dans notre assiette, ce qui a provoqué une chute rapide de la température. La baisse de température a provoqué la condensation de la vapeur d’eau. Ce phénomène était visible sous la forme de gouttelettes d’eau qui perlaient et coulaient le long des parois du bocal. C’est ainsi que la pluie se produit. Nous avons fait pleuvoir dans notre bocal !

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