Weather Science L'atelier météo Attention Parents : Veuillez lire toutes les instructions avant d'aider vos enfants. A. MESSAGES DE SÉCURITÉ 1. Les enfants peuvent s'étouffer ou s'étrangler avec des ballons non gonflés ou déchirés. Une surveillance par un adulte est requise. Gardez les ballons non gonflés hors de portée des enfants. Jetez immédiatement les ballons déchirés. 2. Ce kit et le produit fini contiennent des pièces de petite taille pouvant provoquer un étouffement en cas d'utilisation incorrecte. Garder à l'écart des enfants de moins de 3 ans. 3. Ce kit est destiné à des enfants de plus de 5 ans. 4. L'utilisation de ciseaux doit se faire de préférence sous l'assistance et la surveillance d'un adulte. 5. La surveillance par un adulte est nécessaire tout au long de l'utilisation, en particulier en cas d'utilisation d'alcool, de lampes de bureau, de bicarbonate de soude et de vinaigre. 6. Il est indispensable de se laver les mains après avoir manipulé de la terre ou du terreau. 7. Jetez le thermomètre s'il fuit. En cas d'ingestion du liquide qui a fui, appelez immédiatement un médecin. 8. Conservez le papier de test pH hors de la portée des enfants lorsqu'il n'est pas utilisé. Rincez-vous bien les mains après l'utilisation. B. Contenu 1 x ballon, 1 x couvercle en forme de nuage, 1 x forme de montagne, 1 x plaque à trous, 1 x base de montagne, 1 x pompe à nuage, 1 x pièces de fixation des thermomètres, 2 x supports à thermomètres, 1 x porte-crayon, 1 x spirale, 2 x thermomètres, 1 x bac à graines, papier pH et un mode d'emploi détaillé. Un verre, du terreau, des haricots, un crayon, une bouteille en plastique, une lampe de bureau (s'il n'y a pas de soleil), une boisson alcoolisée, du bicarbonate de soude et du vinaigre sont également requis, mais ne sont pas inclus dans le kit. La surveillance par un adulte est nécessaire pour récupérer le matériel requis dans la maison. C. LE BALLON À FOUDRE Les éclairs ne sont en fait que de gigantesques étincelles d'électricité. Ils se produisent lorsqu'une charge électrique s'accumule à l'intérieur d'un nuage d'orage. Lorsque la charge devient trop importante, elle se déplace d'un nuage à l'autre, ou d'une partie d'un même nuage à une autre, ou bien du nuage vers le sol. Une charge électrique se forme dans un nuage lorsque les cristaux de glace entrent en collision avec les gouttelettes de pluie: les cristaux et les gouttelettes se chargent alors en électricité. On distingue deux types de charges: positive et négative. Dans un nuage d'orage, les charges positives s'accumulent en haut du nuage alors que les charges négatives s'accumulent dans la partie basse. Dans cette activité, tu découvriras qu'il est possible de créer une charge électrique en frottant un ballon sur tes cheveux, et que ce phénomène est similaire à celui de la formation d'une charge lorsque les particules entrent en collision dans un nuage d'orage. Accessoires requis dans le kit: ballon. LES CHEVEUX DRESSÉS 1. Gonfle le ballon et fais un nœud au bout (demande à un adulte de t'aider). Puis frotte le ballon à plusieurs reprises sur tes cheveux. 2. Tiens le ballon au-dessus de ta tête. Tes cheveux se dressent! Essaie sur d'autres membres de ta famille, ils en resteront comme deux ronds de flan! LE BALLON AIMANT 3. Frotte le ballon à plusieurs reprises sur tes cheveux, puis appuie-le contre un mur. Le ballon reste collé au mur! LA CHUTE D’EAU DÉVIÉE 4. Ouvre un robinet et règle-le de manière à ne laisser couler qu'un tout petit filet d'eau. Frotte le ballon sur tes cheveux à plusieurs reprises, puis approche-le du filet d'eau. Le filet d'eau se déforme et épouse la courbure du ballon! COMMENT ÇA MARCHE Le type d'électricité produit dans cette activité s'appelle électricité statique, nommée ainsi parce qu'elle reste sur les objets au lieu de les parcourir. L'électricité statique peut être produite par le frottement de certains matériaux l'un contre l'autre, comme par exemple le ballon sur tes cheveux. Du fait de la friction, de minuscules particules appelées électrons sautent d'un matériau à l'autre. Les électrons sont porteurs d'une charge négative, c'est pourquoi le matériau qui gagne des électrons acquiert une charge négative tandis que le matériau qui en perd gagne une charge positive. Dans ce cas précis, tes cheveux perdent des électrons au profit du ballon, qui acquiert ainsi une charge négative. Deux charges identiques (c.à.d. deux positives ou deux négatives) se repoussent alors que deux charges contraires s'attirent. Lorsque tu approches le ballon d'un objet, sa charge négative arrache des électrons à l'objet, laissant ainsi une charge positive à sa surface. Comme les charges du ballon et de la surface de l'objet s'attirent mutuellement, le ballon attire l'objet. C'est pour cela que le ballon reste collé au mur, fait se dresser tes cheveux ou attire vers lui une feuille de papier. Dans l'eau, les particules ont une extrémité positive et une extrémité négative. Lorsque le ballon est rapproché du filet d'eau, il attire les extrémités positives des particules; c'est la raison pour laquelle le filet d'eau se déforme. LE SAVAIS-TU? • Un éclair contient environ 5 milliards de joules, soit assez d'énergie pour alimenter une ampoule à économie d'énergie pendant 20000 ans! • Les montagnards pris dans les orages sentent parfois leurs cheveux se dresser sur leur tête; ce phénomène est dû à la charge électrique contenue dans les nuages d'orage. • Les parafoudres sur les bâtiments servent à conduire l'électricité des éclairs vers le sol sans qu'elle ne cause de dégâts. • Les petites décharges électriques que tu reçois parfois lorsque tu touches des objets métalliques chez toi sont dues à de l'électricité statique Page 1 qui passe de ton corps à l'objet; cette électricité se crée par frottement de tes chaussures sur les moquettes en nylon. D. LA POMPE À NUAGES Les nuages sont constitués de milliards de milliards de petites gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace. Ces gouttelettes se forme quand la vapeur d'eau (c.à.d. l'eau sous forme gazeuse) dans l'air passe à l'état liquide. Cela se produit lorsque la pression atmosphérique et la température chutent. Accessoires requis dans le kit: pompe à nuages. Autres accessoires requis (non fournis): une boisson alcoolique (ex: du vin de cuisine ou de l'eau-de-vie). Important: Demande l'autorisation d'un adulte avant d'utiliser un alcool pour cette activité, et fais-toi surveiller par un adulte pendant toute la durée de l'expérience. 1. Verse très délicatement une petite quantité de la boisson alcoolique dans la pompe à nuages, juste assez pour recouvrir le fond de la pompe. Puis secoue la pompe pour répandre l'alcool. 2. Pose la pompe sur une table. Saisis-la à mi-hauteur entre le pouce et l'index comme sur l'illustration. 3. Place la paume de l'autre main sur le goulot de la pompe et appuie très fort vers le bas de manière à compresser la partie basse de la pompe, tout en gardant ta paume sur le goulot. 4. Attends quelques secondes, puis retire ta paume très rapidement. Tu verras de la brume apparaître brusquement dans la partie haute de la pompe! Rebouche le goulot avant que la brume ne se dissipe. Puis compresse de nouveau la partie basse de la pompe, et tu verras la brume disparaître comme par magie. COMMENT ÇA MARCHE Une partie de l'alcool contenu dans la boisson s'évapore à l'intérieur de la pompe; en d'autres termes, de la vapeur d'alcool se forme. Lorsque tu compresses la pompe, la pression à l'intérieur de la pompe augmente, ainsi que la température. Au moment où tu enlèves ta paume du goulot, la pression chute brusquement, et la température chute également. Cette chute brutale de température et de pression fait qu'une partie des vapeurs d'alcool se condense pour former des microgouttelettes que tu vois sous forme de brume. Ensuite, lorsque tu compresses la pompe, la température et la pression montent à nouveau. L'alcool sous forme de microgouttelettes s'évapore à nouveau, si bien que la brume se dissipe. C'est exactement le même phénomène qui se produit dans l'atmosphère terrestre : l'air chargé de vapeur d'eau monte dans l'atmosphère, la pression et la température chutent et la vapeur d'eau se condense en microgouttelettes qui forment les nuages. LE SAVAIS-TU? • Tu peux également observer le phénomène de formation des nuages dans ta salle de bain: L'air chaud du bain ou de la douche contient de grandes quantités de vapeur d'eau; lorsque cet air arrive sur un miroir (qui est froid), la vapeur d'eau se condense et forme de la buée sur le miroir. • Les nuages les plus gigantesques sont les cumulo-nimbus; ils peuvent faire plus de 10 km de haut! • Les nuages dits lenticulaires sont des nuages en forme de soucoupes volantes qui apparaissent lorsque l'air humide refroidit au-dessus des montagnes. E. L'EFFET DE SERRE ET LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE L'effet de serre est le phénomène par lequel la chaleur du soleil est emprisonnée dans l'atmosphère terrestre, contribuant au réchauffement de celle-ci. Sans l'effet de serre, la Terre serait une planète beaucoup plus froide! Certains des gaz de l'atmosphère retiennent mieux la chaleur que d'autres. Le gaz appelé dioxyde de carbone est l'un de ceux qui la retiennent le mieux. Accessoires requis dans le kit: thermomètres, supports à thermomètres, pièce de fixation. Autres accessoires requis (non fournis): 1 petite bouteille en plastique transparente, 1 lampe de bureau, vinaigre, bicarbonate de soude Important: Demande l'autorisation d'un adulte avant d'utiliser une lampe de bureau, car elle peut être portée à très haute température. 1. Monte un thermomètre sur chacun des supports, puis insère les supports dans les trous de la pièce de fixation. Procure-toi une petite bouteille en plastique transparente, débouche-la, rince-la à l'eau, note la température indiquée par les thermomètres, insère délicatement dans la bouteille le thermomètre situé sous le bouchon de la pièce de fixation, puis visse le bouchon sur la bouteille. 2. Place la bouteille dehors au soleil; sinon, tu peux également la poser sur un bureau, à côté d'une lampe (avec une ampoule à incandescence de 60W). Allume la lampe, avec les thermomètres du côté opposé à la lampe afin d'éviter que la lampe ne chauffe directement les bulbes des thermomètres. Les thermomètres doivent être à distance égale de la lampe (environ 15 cm). 3. Attends environ 20 minutes, puis regarde les thermomètres et note les résultats. De combien la température a-t-elle augmenté dans la bouteille et en dehors? COMMENT ÇA MARCHE La lampe réchauffe la bouteille et donc l'air contenu à l'intérieur, si bien que la température de l'air dans la bouteille augmente. La lampe chauffe également l'air autour de la bouteille, mais en raison du mélange constant entre l'air chaud et l'air froid, la température augmente moins vite que dans la bouteille. En fait, la bouteille agit exactement comme l'atmosphère terrestre: elle te permet de comprendre comment l'atmosphère piège la chaleur du soleil. MAINTENANT, PASSONS À LA DEUXIÈME PARTIE DE L'EXPÉRIENCE: 4. Décroche la pièce de fixation de la bouteille et sors le thermomètre, puis mets-le de côté pour qu'il puisse redescendre à température ambiante. 5. Mets une cuillère à café de bicarbonate de soude et deux cuillères à café de vinaigre dans la bouteille puis secoue la bouteille doucement. Important: demande à un adulte de t'aider. Attends dix secondes, puis replace la bouteille sur le bras du thermomètre. 6. Maintenant, répète les étapes 1 et 2 ci-dessus. Cette fois-ci, est-ce que la température monte autant ou davantage que la première fois? Le vinaigre et le bicarbonate de soude provoquent une réaction chimique qui produit un gaz appelé dioxyde de carbone; ce gaz se mélange à l'air de la bouteille. Le dioxyde de carbone retient très bien la chaleur: il piège une partie de la chaleur passant par la bouteille, c'est pourquoi la température dans la bouteille augmente plus vite cette fois-ci. Comme tu le vois, l'air retient davantage de chaleur lorsque tu y ajoutes du dioxyde de carbone. C'est exactement ce qui se passe actuellement dans l'atmosphère terrestre: nous ajoutons en permanence du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ce qui provoque le phénomène du réchauffement climatique. LE SAVAIS-TU? • Le dioxyde de carbone est un gaz dit à effet de serre. D'autres gaz à effet de serre sont par exemple le méthane et la vapeur d'eau. • Le terme réchauffement climatique désigne le réchauffement progressif de l'atmosphère. L'atmosphère se réchauffe parce que nous produisons du dioxyde de carbone en permanence. • Le dioxyde de carbone est produit par la combustion des combustibles fossiles (pétrole, essence et charbon) et par la déforestation. Page 2 • Depuis l'an 1900, la température moyenne de l'atmosphère a augmenté d'environ un demi degré Celsius. • La fonte des glaciers et de la banquise du pôle Nord sont des signes visibles du réchauffement climatique. F. LE CYCLE DE L'EAU EN MINIATURE L'eau est en mouvement perpétuel entre les océans, l'atmosphère, la terre, les lacs et la végétation: L'eau des océans s'évapore, puis se condense dans l'atmosphère pour former les nuages, qui laissent tomber leur eau sous forme de pluie, qui forme ensuite des rivières qui débouchent dans les océans. Ce mouvement est appelé cycle de l'eau. Dans cette activité, tu pourras reproduire le cycle de l'eau à une échelle miniature. Accessoires requis dans le kit: couvercle en forme de nuage, forme de montagne, plaque à trous, base de montagne. Autres accessoires requis (non fournis): verre à eau, glaçons, terreau, lampe de bureau. 1. Prends la forme de montagne et repère le trou situé sur le côté. Tiens la montagne tête en bas dans une main, en bouchant le trou avec ton doigt. 2. Mets le terreau dans la montagne et ajoute quelques gouttes d'eau pour l'humecter. 3. Mets la plaque à trous par-dessus le terreau, puis fixe la base pour fermer l'ensemble. 4. Mets la montagne dans un verre. Verse de l'eau au fond du verre jusqu'à une hauteur d'environ 1 cm de manière à ce que la base soit recouverte. Maintenant, recouvre le verre avec le couvercle en forme de nuage. 5. Mets quelques glaçons sur le couvercle. 6. Place le modèle dehors au soleil; sinon, tu peux également le poser à côté d'une lampe de bureau (avec une ampoule à incandescence de 60W). Allume la lampe; demande l'aide d'un adulte car la lampe peut devenir brûlante! 7. Regarde ta maquette pendant environ 10 minutes. Qu'observes-tu? Des gouttes d'eau tombent de dessous le couvercle, comme de la pluie! COMMENT ÇA MARCHE La chaleur de la lampe chauffe l'eau contenue dans le verre. Une partie de celle-ci s'évapore dans l'air du verre. L'air chaud s'élève jusqu'au couvercle, où il est refroidi par les glaçons. En se refroidissant, la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense, formant des gouttelettes d'eau sous le nuage. Lorsque la quantité d'eau devient trop importante, elle tombe sur la montagne sous forme de gouttes, puis dévale la montagne et revient dans l'eau. Voilà le cycle de l'eau reproduit à échelle miniature! L'eau du verre représente les océans, le couvercle représente un nuage et les gouttes d'eau représentent la pluie. Tu remarqueras également que des gouttes d'eau s'accumulent dans le petit trou de la montagne, qui représente un lac. Dans la réalité, cette eau serait de l'eau douce car les minéraux qui rendent l'eau de mer salée restent dans la mer lorsque l'eau s'évapore. D'autre part, une partie de l'eau s'infiltre dans la terre et s'accumule dans la base de la montagne. Cette eau représente une nappe phréatique. Si tu veux, tu peux faire pousser un haricot sur ta montagne: Coupe le sommet de la montagne avec des ciseaux, et plante un haricot (que tu auras fait germer au préalable) dans le trou pour qu'il puisse continuer sa croissance. La plante utilisera l'eau du cycle pour rester en vie, et émettra à son tour de la vapeur d'eau par ses feuilles (un phénomène appelé évapotranspiration). LE SAVAIS-TU? • L'eau des océans est salée, et pourtant la pluie est constituée d'eau douce. cela est dû au fait que les minéraux marins restent dans la mer quand l'eau s'évapore. • Sur cent ans, une goutte d'eau passe en moyenne 98 ans de son cycle dans l'océan. • L'atmosphère ne contient en permanence qu'environ un cent millième de toute l'eau présente sur Terre. • Le cycle de l'eau aujourd'hui se fait avec la même eau qu'à l'époque des dinosaures. G. LES PLUIES ACIDES Lorsque nous brûlons des combustibles fossiles comme le charbon, des gaz sont rejetés dans l'atmosphère, comme le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote. En se mélangeant avec les gouttelettes d'eau dans les nuages, ces gaz produisent des substances appelées acides. Lorsque l'eau de ces nuages retombe, on parle de pluies acides. Les pluies acides sont nuisibles pour toutes les plantes, y compris les grands arbres; elles nuisent également aux animaux des lacs et des rivières. Dans cette activité, tu verras dans quelle mesure les pluies acides affectent la croissance des plantes. Accessoires requis dans le kit: bac à graines, papier pH. Autres accessoires requis (non fournis): vinaigre, coton ou terreau, quelques haricots (ex: haricots verts ou haricots mungo) 1. Remplis chacun des pots du bac avec du coton ou avec du terreau (auquel cas tu devras te laver les mains juste après). Mets un haricot dans chaque pot et arrose le coton ou le terreau pour l'humidifier. Note les numéros indiqués sur le bac. 2. Mets le bac dans un endroit chaud et attends que les haricots germent (c.à.d. attends qu'une tige sorte du haricot par en haut et une racine par en bas); ce processus peut durer plusieurs jours, pendant lesquels tu devras arroser régulièrement le coton/terreau afin qu'il reste humide. Une fois la germination terminée, place le bac près d'une fenêtre afin que les haricots soient exposés à la lumière du soleil. 3. Verse 250 ml d'eau dans un pot propre. Ajoute deux cuillères à café (10 ml) de vinaigre dans l'eau afin de former un vinaigre dilué. Maintenant, arrose les plantes de la manière suivante pendant cinq jours: • Plante 1: 2 cuillères à café (10 ml) d'eau normale • Plante 2: 1 demi-cuillère à café (2,5 ml) de vinaigre dilué de ton pot, et 1,5 cuillère à café d'eau normale • Plante 3: 1 cuillère à café (5 ml) de vinaigre dilué et 1 cuillère à café d'eau normale • Plante 4: 1,5 cuillère à café (7,5 ml) de vinaigre dilué et 1 demi-cuillère à café (2,5 ml) d'eau normale. Note les résultats du test dans le tableau suivant. Plante 1 à 4 Eau (cuillères à café) Vinaigre dilué (cuillères à café) Couleur de l'indicateur de pH Valeur pH Observation 4. Au bout de cinq jours, mesure le pH de chaque pot en appuyant un petit morceau de papier pH sur la terre. Compare la couleur du papier avec celles de l'échelle de pH indiquée (à détacher de la boîte) et note les valeurs pH. Les différences de couleurs indiquent des différences de degré d'acidité ou d'alcalinité. Par exemple, rouge signifie très acide, violet signifie très alcalin et jaune signifie neutre. Le niveau d'acidité ou d'alcalinité peut également s'écrire sous forme de chiffres, avec 1 = très acide, 7 = neutre et 14 = très alcalin. Voici quelques exemples de valeurs pH dans des substances de la vie de tous les jours: eau du robinet = pH7, thé = pH6, café = pH4, vinaigre = pH3, tomates = pH8, Page 3 huile d'olive = pH9. (Remarque : lave-toi bien les mains après avoir manipulé du papier pH, de la terre ou du compost). 5. Cinq jours plus tard, regarde tes plantes. Laquelle a grandi le plus vite? QUE S'EST-IL PASSÉ? Tu remarqueras que la plante arrosée avec de l'eau normale est celle qui a poussé le mieux, tandis que celle arrosée avec l'eau la plus acide est celle qui a poussé le moins bien. Le vinaigre contient de l'acide qui endommage les plantes, affectant ainsi leur croissance. L'acide contenu dans les pluies acides n'est pas le même que celui de l'expérience, mais il agit de la même manière. Le papier pH permet de mesurer le niveau d'acidité de la terre de chaque pot. Plus la valeur du pH est basse, plus la terre est acide. Le pot arrosé avec la proportion la plus importante de vinaigre aura la terre la plus acide. Le papier pH contient des produits chimiques spéciaux qui changent de couleur au contact des acides (ou d'autres produits chimiques appelés bases, qui sont les contraires des acides). LE SAVAIS-TU? • Certaines pluies acides sont aussi acides que du jus de citron. • La pluie naturelle est légèrement acide car elle contient du dioxyde de carbone qui se transforme en acide carbonique. • A côté des pluies acides, il existe également de la neige acide et du brouillard acide. • Les pluies acides abîment également les bâtiments en pierre car elles érodent progressivement certains types de roche (notamment le calcaire). H. LE VENT Le vent est le résultat du déplacement d'une masse d'air d'un endroit à un autre. L'air se déplace car il est chauffé par le sol et s'élève. Cette activité te permettra de découvrir le phénomène d'élévation de l'air chaud. Accessoires requis dans le kit: porte-crayon, spirale. Autres accessoires requis (non fournis): 1 crayon bien taillé et 1 stylobille. Détache délicatement la spirale. Avec la pointe du stylobille, appuie doucement sur le centre de la spirale afin de faire un petit creux dans le papier; fais attention à ne pas le percer! Ensuite, plante un crayon bien taillé dans le porte-crayon, puis pose la spirale en équilibre sur le crayon, avec le creux reposant sur la pointe. Pose le crayon et la spirale sur un téléviseur ou sur le moniteur d'un ordinateur allumé et émettant de la chaleur, puis observe bien la spirale (éventuellement, donne-lui une chiquenaude pour la mettre en mouvement). COMMENT ÇA MARCHE Les téléviseurs et les ordinateurs émettent de la chaleur et chauffent donc l'air autour d'eux. L'air chaud étant plus léger que l'air froid, il s'élève à travers celui-ci, de la même manière que l'air chaud s'élève d'un radiateur. En montant, l'air chaud rencontre le papier de la spirale, c'est pourquoi celle-ci se met à tourner lentement. Cette élévation de l'air est appelée courant de convection. De même, lorsque les rayons du soleil frappent le sol, celui-ci se réchauffe, chauffant l'air situé au-dessus. L'air chaud s'élève tandis que de l'air froid descend pour remplacer l'air ascendant; c'est ainsi que les vents se forment. LE SAVAIS-TU? • Il est facile d'observer le phénomène de création des vents avec l'air chaud lorsqu'on se trouve au bord de la mer par temps chaud. Le soleil frappe le sol, qui se réchauffe et chauffe également l'air ambiant. L'air monte et est remplacé par de l'air froid situé au-dessus de la mer. C'est ce courant d'air que l'on appelle brise de mer. • Les pilotes des planeurs et les oiseaux de proie (comme les vautours) utilisent les courants d'air ascendant pour planer. Ces courants ascendants sont appelés bulles de convection. • Les montgolfières fonctionnent selon le principe de l'élévation de l'air chaud. L'air chaud rend la montgolfière plus légère que l'air environnant. I. QUESTIONS & COMMENTAIRES Vous êtes important pour nous en tant que client et votre satisfaction par rapport à ce produit l’est également. Si vous avez des questions ou des commentaires, ou si des pièces de ce kit devaient manquer ou être défectueuses, n’hésitez pas à contacter nos distributeurs dans votre pays. Les adresses sont indiquées sur l’emballage. Vous pouvez également contacter l’équipe de notre support marketing par mail : [email protected], Fax (852) 25911566, Tél (852) 28936241, Site Internet : www.4m-ind.com. 41-03402/2/V1 Page 4 © 2019 4M INDUSTRIAL DEVELOPMENT LTD ">
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