Université lumière-lyon II
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- 5.2. Lien entre laction du gaz et la pression
- 5.3. Les idées dAnne et Ellen sur les différents aspects de la pression
- 5.3.1. La pression est homogène
- 5.3.2. Y a-t-il de la pression lorsque aucune action nest exercée sur le récipient
- 5.3.3. Évolution du lien entre la pression et le volume
- Établissement du lien entre la pression et le volume (P2A2EX2)
- Nouveau lien entre la pression et le volume (P2A3Qb)
- Évolution du lien entre la pression et le volume suite à une expérience (P2.2A1Qa)
- 5.3.4. Lien entre la pression et la température
- 5.3.5. Pression et molécules
- Conclusion sur les idées dAnne et Ellen sur les différents aspects de la pression
5. Action du gazCette partie présente les idées d'Anne et Ellen sur l'action de l'air, sur le lien entre cette action et la pression, puis sur les différents aspects de la pression. 5.1. Les idées d'Anne et Ellen sur l'action de l'airAnne et Ellen considèrent que l'air agit, essentiellement pour deux types de situation, utilisant à chaque fois une seringue sans appareil de mesure. Comme nous l'avons montré durant l'analyse du sens du mot pression (voir plus haut), Anne et Ellen décrivent l'action de l'air durant les questions de l'activité 1 (partie 1). On trouve notamment que pour Anne, lorsque l'on appuie sur le piston d'une seringue bouchée "y'a une pression/ oui/ quand on appuie/ on peut dire quand on appuie y'a une pression/ qui fait qu'on peut pas arriver jusqu'au bout en fait/ on peut dire qu'on sent une pression de l'air". Durant la situation demandant de rajouter de l'air dans une bouteille pleine d'air (P2A1EX2Qa), Anne utilise l'action de l'air sur le piston de la seringue, pour convaincre Ellen de la présence de l'air dans la bouteille (voir analyse d'Ellen sur la présence de l'air dans un récipient). Elle dit notamment : "la preuve qu'il y a de l'air et que là je le pousse (A pousse sur le piston) pour en mettre dedans/ pasque regarde (le piston remonte)" (idée air agit) En revanche, dans la situation où l'on chauffe une bouteille avec un ballon de baudruche posé dessus, Anne et Ellen se contentent d'écrire que "le ballon s'est gonflé", et ne parlent pas de l'action de l'air. Il en est de même pour toutes les questions utilisant un pressiomètre, excepté la question P2A2Qb qui demande explicitement de décrire l'action du gaz. Anne et Ellen ne parlent jamais du fait que l'air agit dans les situations utilisant un pressiomètre et elles vont plutôt se centrer sur la description de la mesure de la pression. 5.2. Lien entre l'action du gaz et la pressionLa séquence d'enseignement sur les gaz vise à faire établir le lien entre l'action du gaz et sa pression. Cependant, ce lien n'est demandé que dans la question P2A2Qb. Comme nous l'avons vu durant l'analyse du mot pression (voir ci-dessus), Anne et Ellen établissent ce lien, notamment à travers leurs réponses écrites :
Anne et Ellen considèrent que lorsque la pression augmente, l'air exerce une action plus forte sur les parois (idée P aug action air aug). Cependant, elles utilisent le même mot pour désigner la mesure de la pression et l'action de l'air, ce qui peut être une source de confusion dans la suite de la séquence sur les gaz. Cette idée est d'abord émise par Marie, avant d'être reprise à son tour par Anne puis Ellen (voir transcription cours 1 de 14m 26s 16m 31s). Nous pensons que l'élément du milieu responsable de ce nouveau lien entre la pression et l'action est l'intervention de Marie. 5.3. Les idées d'Anne et Ellen sur les différents aspects de la pressionIntroductionLa séquence d'enseignement sur les gaz propose différents aspects de la pression. C'est pourquoi, nous proposons de faire une présentation des idées d'Anne et Ellen en fonction de ces aspects. 5.3.1. La pression est homogèneAu cours de la question P2A2Qa, Anne et Ellen vont établir, en s'appuyant sur le modèle macroscopique, que la pression est la même dans les récipients fermés. Elles écriront en guise de réponse :
Pour Anne et Ellen, la pression est homogène à l'intérieur de la seringue. De plus, Anne explique que c'est à cause de la dispersion des molécules, c'est-à-dire qu'elle interprète la pression à partir de la répartition des molécules. 5.3.2. Y a-t-il de la pression lorsque aucune action n'est exercée sur le récipient ?La question P2A2EX1 demande de mesurer la pression de l'air contenu dans une seringue, lorsque aucune action est exercée sur le piston. Cette question fait naître un désaccord au sein des quatre élèves du groupe. D'un côté Marie et Adèle veulent pousser sur le piston pour avoir de la pression et de l'autre Anne pense qu'il n'y a pas besoin d'appuyer sur le piston pour avoir de la pression (voir transcription du cours 1 de 6m 01s à 8m 32s). Finalement pour régler ce désaccord, le groupe demande à une autre élève de la classe, qui explique qu'il n'y a pas besoin de pousser sur le piston pour avoir de la pression. Cette discussion montre que pour Marie et Adèle, il n'y a de pression que lorsqu'il y a une action sur l'enceinte, retrouvant ainsi la conception trouvée par Séré (1985). En revanche, pour Anne et Ellen, il y a de la pression, même lorsqu'il n'y a pas d'action. 5.3.3. Évolution du lien entre la pression et le volume Nous proposons de présenter l'évolution des idées sur la pression et le volume d'Anne et Ellen durant l'enseignement sur les gaz. Cette évolution s'est déroulée à travers certaines activités du cours 1 et du cours 2 (figure 7.6)
Figure 7.6 : Activités de la séquence ayant contribué à l'évolution des idées d'Anne et Ellen Établissement du lien entre la pression et le volume (P2A2EX2)La question P2A2EX2 demande d'observer expérimentalement comment la pression varie lorsque l'on diminue le volume d'une seringue reliée à un pressiomètre. Anne et Ellen établissent que la pression augmente lorsque le volume diminue (idée Paug Vdim), comme en témoignent leurs réponses écrites : A "on observe que en poussant le piston que la pression de l'air augmente." E "on observe, si on pousse le piston de la seringue, la pression augmente" Ce lien entre la pression et le volume a été établi grâce à l'expérience mettant en jeu une seringue et un pressiomètre, nous proposons de regarder ce qu'elle devient dans les activités suivantes. Nouveau lien entre la pression et le volume (P2A3Qb)L'activité 3 demande de comparer la poussée effectuée sur des seringues de tailles différentes pour atteindre la même pression. Au cours de cette activité Anne établit un nouveau lien entre la pression et le volume (tableau 7.45).
Tableau 7.45 : Nouveau lien entre la pression et le volume Dans cet extrait, Anne établit un nouveau lien entre la pression et le volume. En effet, pour elle plus le volume est grand et plus la pression sera importante (idée Paug Vaug). Anne utilise ici le mot pression avec la signification de l'action de pousser, alors que dans la question précédente (P2A2EX2), le mot pression correspondait à une mesure et donc sa signification était proche de celle d'une grandeur. Ellen n'utilise pas le mot pression dans sa réponse écrite, nous ne savons donc pas si le lien entre la pression et le volume a évolué pour elle au cours de cette question. Évolution du lien entre la pression et le volume suite à une expérience (P2.2A1Qa)Anne et Ellen utilisent un lien entre la pression et le volume (tableau 7.46).
Tableau 7.46 : Anne et Ellen utilisent un lien entre la pression et le volume Dans cet extrait, Ellen propose que la pression augmente lorsque le volume augmente (idée Paug Vaug). Cette idée sera reprise par Anne, qui donne une explication se basant sur la propriété du modèle macroscopique : la pression est la même à l'intérieur des récipients fermés. Cette idée est reprise par les quatre élèves du groupe tout au long de la discussion pour se mettre d'accord sur la réponse à rédiger (voir transcription du cours 2 de 11m 50s à 14m 22s). La question suivante (P2.2A1EX) demande de mesurer la pression lorsque l'on fait varier le volume de la seringue (tableau 7.47).
Tableau 7.47 : Évolution du lien entre la pression et le volume Au cours de la prise de mesure, Anne réalise que la pression diminue lorsque l'on augmente le volume (idée Pdim Vaug), réutilisant l'idée de la question (P2A2EX2). Nous interprétons cette évolution comme une augmentation du domaine d'application de l'idée Pdim Vaug et plus particulièrement par la sélection entre deux idées contradictoires (PdimVaug et PaugVaug) utilisées pour la même situation (voir cadre théorique des idées). L'élément du milieu responsable de cette évolution est l'expérience, qui utilise une seringue et un pressiomètre (noté expérience (seringue pressiomètre). En résumé, Anne et Ellen utilisent l'idée Paug Vdim durant la question (P2A2EX2). Dans l'activité suivante Anne utilise l'idée PaugVaug. Cette nouvelle idée va être réutilisée par Ellen puis par Anne dans la question P2.2A1Qa, avant d'évoluer dans la question P2.2A1EX pour laquelle elles utilisent l'idée Pdim Vaug. Cette évolution correspond à la sélection entre deux idées contradictoires et l'élément du milieu responsable de cette évolution est l'expérience (seringue et pressiomètre). 5.3.4. Lien entre la pression et la températureLa question P3A2Qb demande de déterminer expérimentalement comment évolue la pression de l'air contenu dans une seringue lorsque sa température augmente. Au cours de l'expérience Anne et Ellen établissent que la pression augmente lorsque la température du gaz augmente (idée PaugTaug). Il semble que ce lien entre la pression et la température a été établi à partir de l'expérience. 5.3.5. Pression et moléculesComme nous l'avons montré dans l'analyse des aspects particulaires des gaz (voir plus haut), Anne et Ellen n'utilisent pas spontanément les chocs des molécules pour décrire la pression (idée P = chocs des molécules). En effet, à chaque fois qu'elles l'utilisent cette idée a été au préalable employée soit par un autre élève soit par l'enseignante. En conclusion, nous donnons cette idée avec son domaine d'application P = chocs des molécules (P2A2Qd, P2A2Qf, P2.2A2Qc). Conclusion sur les idées d'Anne et Ellen sur les différents aspects de la pressionIl apparaît qu'elles décrivent l'action de l'air essentiellement dans les situations de compression, ne faisant intervenir aucun appareil de mesure. De plus, elles établissent un lien entre l'action de l'air et la pression. Cependant, elles utilisent le mot pression, pour décrire à la fois la mesure de la pression et l'action du gaz. Dans la suite de la séquence, Anne et Ellen vont construire différents aspects de la pression, notamment :
Anne et Ellen vont corriger le lien qu'elles avaient établi entre la pression et le volume (Paug Vaug) afin qu'il soit en accord avec l'expérience utilisant un pressiomètre. L'élément du milieu responsable de cette sélection entre deux idées contradictoires est l'expérience et particulièrement le pressiomètre. Yüklə 1,49 Mb. Dostları ilə paylaş:
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