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Cahier d'activités 3 : Niveau secondaire

Les activités présentées dans cette section sont destinées à des jeunes de 16 ans ou plus.

  1. L'électrolyse
  2. La pile à combustible
  3. Initiation aux acides et aux bases
  4. Plastiques et polymères
  5. Fabrication d'un polymère gluant
  6. Le truc du ballon
  7. Simulation d'une serre martienne
  8. Saisir une règle au vol
  9. Facile à dire!
  10. Les pains du monde
  11. Conversions et comparaisons de la superficie des terres
  12. Réponse : Les combustibles de l'avenir:
  13. Réponse : Une serre martienne Construction d'un micro-écosystème
  14. Réponse : Facile à dire!
  15. Réponse : Les pains du monde
  16. Réponse : Conversions et comparaisons de la superficie des terres

L'électrolyse

Conseil national de recherches Canada

Objectifs d'apprentissage :

Les élèves vont :

  • faire l'électrolyse d'une saumure (une solution de chlorure de sodium),
  • écrire les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation réduction pour l'électrolyse d'une solution de saumure,
  • identifier les outils et les matériaux utilisés et montrer la direction d'écoulement des électrons pendant l'électrolyse de la saumure,
  • expliquer le processus de l'électrolyse.

Stratégies d'enseignement :

  • construire des circuits électriques,
  • effectuer une expérience comportant la cueillette et l'analyse de données,
  • équilibrer des équations d'oxydation-réduction.

Matériaux nécessaires (par groupe)

  • Eau distillée - 150 ml
  • Sel de table (NaCl) - 15 ml
  • Cuillère à mesurer de 5 ml - 1
  • Becher de verre de 250 ml - 1
  • Électrodes recouvertes de platine (ou électrodes de carbone) - 2
  • Fil électrique avec pinces alligator - 3 noires, 3 rouges
  • Source d'électricité (redresseur) ou pile de 9 volts - 1
  • Voltmètre - 1
  • Montre munie d'une aiguille des secondes ou chronomètre - 1
  • Lunettes de sécurité - 1 paire par personne

Question : Une solution saline peut-elle être décomposée par l'électricité?

Procédure

1 étape

Copie le tableau d'observation ci-dessous dans ton journal ou ton cahier de notes scientifiques.

Tableau d'observation
Étape Voltage (V) (tension)
Étape3
Étape4
Étape6 - 5 mL
Étape7 - 10 mL
Étape7 - 15 mL

2 étape

Mets les lunettes de sécurité.

3 étape

Verse 150 ml d'eau distillée dans le becher de verre. Raccorde le voltmètre et la source électrique aux électrodes de façon à former des circuits en parallèle. Mets les électrodes dans l'eau. Elles peuvent reposer doucement sur le fond. Mets le voltmètre à la gamme 0-20 VDC. N'ouvre pas l'électricité tout de suite. Quelle tension (voltage) est observée? Inscris tes observations au tableau.

4 étape

Mets ensuite l'électricité. Quelle tension est observée? Inscris tes observations au tableau.

5 étape

Éteins l'électricité et sors les électrodes hors de l'eau. Verse lentement 5 ml de sel de table dans l'eau et remue doucement pour dissoudre le sel. L'eau sera d'abord brouillée, mais devrait éventuellement redevenir claire. C'est maintenant une saumure (une solution saline).

6 étape

Mets les fils dans la saumure et allume à nouveau l'électricité. Maintenant quelle tension observes-tu? Inscris tes observations au tableau. Décris ce qui se passe à la cathode et à l'anode. Inscris tes observations dans ton journal scientifique ou ton carnet de notes.

7 étape

Sans interrompre l'électricité, ajoute encore 5 ml de sel et remue. Maintenant quelle tension observes-tu? Ajoute les 5 ml restants et répete les observations.

8 étape

Dans ton journal scientifique ou ton carnet de notes, écris les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation réduction
pour les réactions chimiques qui ont eu lieu dans cette activité.

Observations et conclusions

  1. Pourquoi ajoute-t-on du sel à l'eau?
  2. Pourquoi penses-tu qu'il n'y a pas production de bulles avant qu'on ajoute le sel?
  3. Qu'est-ce que tu observes qui se produit dans le becher après que le sel a été ajouté?
  4. Comment la concentration plus élevée de sel affecte-t-elle la tension? Pourquoi pense-tu qu'il en est ainsi?
  5. De quoi les bulles sont-elles faites? Pourquoi le penses-tu?
  6. Comment pourrais-tu déterminer de façon expérimentale quels sont les gaz qui sont produits à la cathode et à l'anode?
  7. As-tu senti quelque chose pendant l'expérience? Qu'est-ce que ça pourrait être?
  8. Étiquette le dessin de l'appareil qui apparaît à droite. Assure-toi d'inclure la cathode, l'anode, les électrodes, l'électrolyte (saumure), le voltmètre et la source d'électricité. Indique aussi sur ton diagramme le sens d'écoulement des électrons.

Discussion

  1. Quelles indications y a-t-il que l'eau peut être décomposée par l'électricité?
  2. Explique le processus de l'électrolyse en te servant de cette expérience comme exemple.
  3. Définis l'oxydation-réduction. Qu'est-ce qui est oxydé et qu'est-ce qui est réduit dans cette expérience?
  4. Comment les équations d'oxydation-réduction expliquent-elles ce que tu as observé pendant l'expérience?
  5. L'eau distillée est-elle un bon électrolyte? Pourquoi? Et l'eau du robinet?
  6. Quelles sont les applications possibles de l'électrolyse?

Exercices supplémentaires

Répètte l'expérience en utilisant différents liquides, comme du jus d'orange dilué (ou autres jus de citrus), l'eau du robinet, l'eau du robinet additionnée d'acide sulfurique, le vinaigre, etc. Comment les tensions se comparent-elles à celles de la solution saline? Écrivez des équations équilibrées d'oxydation-réduction pour chaque liquide essayé.

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La pile à combustible

Conseil national de recherches Canada

Objectifs d'apprentissage :

Les élèves vont :

  • créer une pile à combustion élémentaire à partir d'une solution de saumure,
  • écrire les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation-réduction pour l'électrolyse inversée d'une solution de saumure,
  • expliquer le processus de l'électrolyse inversée,
  • expliquer comment l'énergie électrique est produite dans une pile à hydrogène.

Stratégies d'enseignement :

  • effectuer une expérience comportant la cueillette et l'analyse de données,
  • équilibrer des équations d'oxydation-réduction.

Matériaux nécessaires (par groupe)

  • Eau distillée - 150 ml
  • Sel de table (NaCl) - 15 ml
  • Cuillère à mesurer de 5 ml - 1
  • Becher de verre de 250 ml - 1
  • Électrodes recouvertes de platine (ou électrodes de carbone) - 2
  • Fil électrique avec pinces alligator - 3 noires, 3 rouges
  • Source d'électricité (redresseur) ou pile de 9 volts - 1
  • Voltmètre - 1
  • Montre munie d'une aiguille des secondes ou chronomètre - 1
  • Lunettes de sécurité - 1 paire par personne

Question : Des molécules de gaz peuvent-elles réagir pour produire de l'électricité?

Procédure

1 étape

Coupe l'électricité. Essaie de ne pas bousculer le becher, pour faire en sorte que le plus grand nombre possible de bulles de gaz restent attachées aux électrodes.

2 étape

Maintenant que la source d'électricité ne fournit plus d'électrons, l'électrolyse ne se fait plus. Y a-t-il de l'électricité en train d'être produite? Remplis le tableau ci-dessous dans ton journal scientifique ou ton carnet de notes.

Tableau d'observation
Temp (s) Voltage (V) (tension)
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300

Inscris la tension immédiatement après avoir coupé la source d'énergie (0 s) et à des intervalles de 30 secondes pendant 5 minutes. Il est possible que tu aies à régler le voltmètre à un niveau plus sensible pendant que l'expérience se déroule.

3 étape

Écris les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation-réduction pour l'électrolyse inversée de saumure dans ton journal scientifique ou ton carnet de notes.

4 étape

Après avoir enregistré tes observations, enlève les électrodes de la saumure et détache-les des clips alligator. Débranche tous les fils et jette la solution de sel. Lave le becher de verre et range tout le matériel.

Observations et conclusions

  1. Qu'est-ce qui se passe à la cathode et à l'anode?
  2. Qu'as-tu observé concernant la tension dans le temps? Pourquoi penses-tu que ce comportement se produit?

Discussion

  1. Quelles indications existe-t-il que l'électricité est produite quand l'eau est réassemblée?
  2. Explique le processus de l'électrolyse inversée en te servant de l'expérience comme exemple.
  3. Qu'est-ce qui est oxydé et qu'est-ce qui est réduit dans cette expérience?
  4. Comment les équations d'oxydation-réduction expliquent-elles ce que tu as observé pendant l'expérience?
  5. De quel type de pile électrochimique cette pile au gaz est-elle?
  6. En quoi une pile à combustible diffère-t-elle d'une batterie d'accumulateurs?
  7. Pourrais-tu donner quelques-unes des applications possibles de cette expérience?

Exercices supplémentaires

  1. Répètte l'expérience en te servant de différents métaux comme électrodes, comme des clous en fer, du papier d'aluminium roulé ou des mines de crayon en graphite. Comment les tensions se comparent-elles à celles de la solution saline?
  2. Si tu as essayé différents électrolytes dans l'expérience précédente, enlève la source d'électricité des électrolytes pour voir s'ils produisent de l'électricité et, le cas échéant, combien?
  3. Quels sont les avantages et les inconvénients de ce type de source d'énergie?
  4. Où peut-on obtenir de l'hydrogène à utiliser dans des piles à combustible?
  5. Le Conseil national de recherches Canada a un institut consacré à la recherche sur les piles à combustibles. Pour en savoir plus sur cette recherche et pour contribuer à l'épreuve des piles à combustible, va au Piles à combustible.
  6. Où se fait-il de la recherche sur les piles à combustible ailleurs au Canada?
  7. Quel serait l'avantage des piles à combustible à l'hydrogène comparativement aux autres sources d'énergie?
  8. Comment la technologie devra-t-elle changer pour faire des piles à combustible une source d'énergie pratique?
  9. Si une source d'énergie est nécessaire pour produire l'hydrogène qui sert pour la pile à combustible, comment donc cela a-t-il un sens écologique? Comment l'hydrogène pourrait-il être produit d'une façon renouvelable?

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Initiation aux acides et aux bases

Conseil national de recherches Canada

Les chimistes disent souvent qu'une substance est un acide ou une base.

Pour déterminer si un matériau est acide ou alcalin (une base), ils recourent à un indicateur de pH - les lettres pH signifient « potentiel hydrogène ». L'indicateur de pH montre à quel point une substance est acide ou alcaline. On représente le pH par un chiffre. Un pH de 7 indique la neutralité. Inférieur à 7, il dénote l'acidité et supérieur à 7, l'alcalinité.

Dans les expériences qui suivent, les élèves fabriqueront un indicateur de pH avec du chou rouge et examineront les propriétés de plusieurs matériaux qu'on trouve couramment à la maison.

Matériel :

  • un chou rouge
  • eau
  • vinaigre blanc (acide acétique)
  • nettoyant à vitre (ammoniaque)
  • bicarbonate de soude
  • cristaux de soude (carbonate de sodium)
  • jus de citron (acide citrique)
  • antiacides (carbonate de calcium, hydroxyde de calcium, hydroxyde de magnésium)
  • eau de Seltz (acide carbonique)
  • boisson gazeuse

Préparation de l'indicateur au chou rouge :

  1. Déposez environ la moitié d'un chou rouge coupé en lanières de 2,5 centimètres (1 pouce) dans une casserole et ajoutez-y 750 millilitres d'eau (3 tasses).
  2. Faites bouillir à feu élevé pendant environ 10 minutes.
  3. Une fois que l'eau a refroidi, filtrez la mixture avec un tamis.
  4. La liqueur de chou rouge filtrée servira d'indicateur de pH pour explorer le monde des acides et des bases.

Établir l'échelle des valeurs pH :

  1. Versez 50 ml (1/4 tasse) de vinaigre (acide acétique) dans un verre incolore. Ajoutez-y ½ cuillère à thé de liqueur de chou rouge, mélangez et notez la couleur.
  2. Versez 50 ml (1/4 tasse) de nettoyant à vitre (ammoniaque) dans un verre incolore. Ajoutez-y ½ cuillère à thé de liqueur de chou rouge, mélangez et notez la couleur.
Valeurs pH
pH approximatif Couleur du liquide
2 rouge
4 mauve
6 violet
8 bleu
10 bleu-vert
12 vert

Expérience :

Ajoutez ½ cuillère à thé de liqueur de chou rouge aux substances suivantes et notez vos observations :

  1. bicarbonate de soude (NaHCO3)
  2. cristaux de soude (carbonate de sodium, Na2CO3)
  3. jus de citron (acide citrique, C6H8O7)
  4. antiacides (carbonate de calcium, hydroxyde de calcium, hydroxyde de magnésium)
  5. eau de Seltz (acide carbonique, H2CO3)
  6. boisson gazeuse

Remarque scientifique :

Le pH est un exposant négatif de 10 correspondant à la concentration d'ions hydrogène en grammes par litre. Ainsi, un pH de 7 représente 10-7 grammes d'ions hydrogène par litre, c.-à-d. pH = (log10{1/[H+]}).

Chaque fois que le pH baisse de un sous la valeur 7, l'acidité de la substance est donc multipliée par dix. Par conséquent, un pH de 4 est 10 fois plus acide qu'un pH de 5 et 100 fois plus acide (10 fois 10) qu'un pH de 6. La même remarque s'applique aux valeurs supérieures à 7, mais du côté alcalin. Chaque fois que le pH augmente d'un point, l'alcalinité de la substance est multipliée par dix. Un pH de 10 sera donc 10 fois plus alcalin qu'un pH de 9.

Remarque : Toutes les activités ont été adaptées de multiples sources par le scientifique du CNRC Mike Day

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Plastiques et polymères

Conseil national de recherches Canada

Avant de commencer, posez la question que voici à vos élèves.

  1. « Que sont les polymères? »
  2. Demandez-leur de regarder autour d'eux et d'indiquer quels matériaux, selon eux, sont des polymères ou des plastiques.
  3. Aidez-les à faire la distinction entre polymères naturels et polymères synthétiques.

Démonstration : Construction d'une série de molécules polymériques.

Matériaux :

  1. Boules d'artisanat en polystyrène (de grosseurs différentes)
  2. Cure-dents ou brochettes

Procédure :

  1. Construisez une molécule simple de méthane (CH4) en prenant une grosse boule et quatre petites. Expliquez que le méthane se compose d'un seul atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène. Lien avec le programme STSE : le méthane est le gaz naturel dont on se sert pour chauffer de nombreux foyers au Canada.
  2. Ajoutez trois boules à la molécule de méthane pour obtenir une molécule d'éthane (C2H6). Lien avec le programme STSE : l'éthane est aussi un gaz et reste une molécule simple.
  3. Ajoutez encore trois boules pour reproduire la molécule de propane (C3H8). Lien avec le programme STSE : le propane est toujours un gaz; c'est lui qui sert de combustible dans de nombreux barbecues.
  4. Trois boules de plus donneront le butane (C4H10). Lien avec le programme STSE : le butane est un liquide couramment employé dans les briquets servant à allumer les barbecues.

En utilisant les grosses boules pour représenter les atomes de carbone, vous pourrez reproduire la structure de nombreuses autres molécules faites de carbone et d'hydrogène. Expliquez aux élèves que la longueur de la chaîne a son importance, car elle modifie les propriétés du composé. Dites-leur à quoi les molécules correspondent dans la vie courante.

  • 8 boules de carbone = octane, le principal constituant de l'essence
  • 18 boules de carbone - octadécane, une graisse entrant dans la fabrication de la Vaseline
  • 28 boules de carbone = octaosane, un solide dont est principalement faite la cire des bougies

Pour obtenir un polymère, il faut une chaîne d'au moins 1 000 à 10 000 boules. Servez-vous d'un long collier de perles ou d'une ficelle sur laquelle on aura enfilé des perles pour illustrer le concept. Le polyéthylène des sacs poubelle est un polymère dont la chaîne a au moins dix fois cette longueur.

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Fabrication d'un polymère gluant

Conseil national de recherches Canada

Qu'est-ce qu'un Polymère?

Un polymère est une grosse molécule composée d'unités structurales qui se répètent et qu'unissent des liaisons chimiques. Beaucoup de gens confondent les polymères avec les plastiques. En réalité, le terme « polymère » désigne une vaste catégorie de matériaux naturels et synthétiques aux propriétés multiples. Le mot « polymère » dérive des termes grecs « poly », qui signifie « nombreux », et « mer », qui signifie « partie ». La majorité des polymères reposent sur le carbone.

Il s'agit d'une expérience pratique durant laquelle les élèves fabriquent de la vase.

Matériaux :

  1. fécule de maïs
  2. eau tiède
  3. colle blanche
  4. colorant alimentaire vert
  5. contenant ou pot avec couvercle étanche
  6. sacs ZipLock®

Procédure :

  1. Préparer une solution à la fécule de maïs en mélangeant 1/8e de tasse de fécule de maïs à ½ litre d'eau tiède dans un pot (en plus petite quantité : ½ cuillère à thé de fécule de maïs dans 2 cuillères à soupe d'eau tiède). Secouer jusqu'à ce que la majeure partie de la fécule de maïs soit dissous et laisser refroidir.
  2. Verser 2 cuillères à thé de colle blanche dans un sac. Ajouter 2 gouttes de colorant alimentaire vert.
  3. Ajouter 2 cuillères à thé d'eau, refermer le sac et bien mélanger pour obtenir une couleur uniforme.
  4. Ajouter 1 cuillère de la solution à la fécule de maïs dans le sac, bien refermer celui-ci et pétrir le tout pour bien mélanger de nouveau.

Vous avez maintenant de la vase verte... comme c'est dégoûtant!

Recommendation : si les élèves sont nombreux, il est plus facile de préparer la solution et les sacs à l'avance.

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Le truc du ballon

Conseil national de recherches Canada

Matériaux :

  1. ballons
  2. brochettes en bois
  3. huile à cuisson
  4. marqueur magique noir

Procédure :

  1. Gonflez un ballon jusqu'à qu'il ait presque atteint sa taille maximale, puis laissez sortir le tiers de l'air et fermez-le en faisant un noeud à son extrémité.
  2. Examinez soigneusement le ballon. Remarquez que le caoutchouc est plus épais aux deux extrémités (là où il y a le noeud et à l'autre bout).
  3. Plongez la pointe d'une brochette dans l'huile à cuisson, qui servira de lubrifiant.
  4. Posez la pointe de la brochette sur l'extrémité épaisse du ballon et poussez-la dans le ballon. Prenez soin de ne pas vous piquer ou de donner un coup au ballon avec la brochette. Exercez simplement une faible pression (peut-être en tournant un peu) pour perforer le ballon.
  5. Poussez la brochette dans le ballon jusqu'à ce que sa pointe touche à l'autre bout (là où le caoutchouc est aussi plus épais). Continuez de pousser jusqu'à ce que la brochette pénètre dans le caoutchouc.
  6. Poussez une grande respiration de soulagement et saluez. Bravo!
  7. Retirez délicatement la brochette. Évidemment, l'air sortira du ballon, mais celui-ci n'aura pas éclaté.

Répétez l'expérience, cette fois pour illustrer le « stress » invisible qui s'exerce dans le ballon.

  1. Avant de souffler dans le ballon, tracez 10 à 15 points sur son enveloppe avec le marqueur. Les points devraient avoir à peu près les dimensions d'une tête d'allumette. Assurez-vous qu'il y en a aux deux extrémités et au milieu du ballon.
  2. Gonflez le ballon à moitié et nouez-en le bout. Observez la taille des divers points. D'après leurs dimensions, où les molécules de latex sont-elles les plus étirées sur le ballon? Où sont-elles les moins étirées?
  3. Examinez attentivement la brochette en bois. Plongez-en la pointe dans l'huile végétale et badigeonnez toute la baguette d'huile avec les doigts.
  4. Servez-vous de vos observations antérieures sur les points couvrant le ballon pour déterminer le meilleur endroit où percer l'enveloppe avec la brochette afin que le ballon n'éclate pas.

Qu'est-ce qui se passe?

Le secret consiste à trouver l'endroit du ballon où les molécules de latex subissent le moins de stress. Après avoir tracé des points sur le ballon, vous avez sans doute remarqué que les points à chacune des extrémités étaient relativement petits. Vous venez de découvrir l'endroit où le stress est le plus faible... Quand on pose la pointe de la brochette sur l'une des extrémité du ballon gonflé, l'objet traverse celui-ci sans le faire éclater.

Si vous pouviez examiner le caoutchouc dont est fabriqué le ballon à l'échelle microscopique, vous verriez de longues chaînes de molécules - un polymère! C'est l'élasticité de ces chaînes qui confère au caoutchouc son élasticité. En gonflant le ballon, vous étirez les chaînes de polymères. Avant même de tracer les points, sans doute aurez-vous noté que le milieu du ballon est plus étiré que ses extrémités. Vous avez agisagement en décidant de percer le ballon là où les molécules du polymère sont moins étirées. Les longues molécules se sont étirées autour de la brochette, empêchant l'air de se ruer à l'extérieur. Quand vous retirerez la brochette, vous sentirez l'air fuir par les trous où les fils du polymère ont été séparés. Le ballon finira par se dégonfler, mais il n'aura pas éclaté.

Pour bien le prouver, essayez de pousser la brochette à travers le milieu d'un ballon gonflé. L'expérience se terminera avec un bang!

Remarque : Toutes les activités ont été adaptées de multiples sources par le scientifique du CNRC Mike Day.

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Simulation d'une serre martienne

Agence spatiale canadienne

Pour commencer, révisez les étapes suivantes en prenant soin de lire les directives et les mises en garde.

Créez un registre pour y consigner les détails de la construction de la serre martienne de même que tout changement observé dans la serre, jour après jour, semaine après semaine.

Étape 1

Pour construire une serre martienne simulée, il faut se procurer un gros pot ayant une grande ouverture (avec couvercle), comme les contenants de mourarde et de kechup que les restaurants poss-èdent.

Commencez par préparer le sol. Le fond doit être constitué d'une mince couche de gravier, couverte d'une couche de 2 à 3 cm de charbon. Ces couches tiennent lieu de sol et d'espace d'aération pour aider à réduire les grands écarts d'humidité et de composition chimique de l'atmosphère de votre serre martienne simulée.

Pour soutenir les racines, la couche supérieure du sol doit être composée de mousse de tourbe. (Pour une simulation plus réaliste, on peut utiliser un mélange de sable et d'argile stériles, mais sa capacité de rétention d'eau est moins bonne que celle de la mousse de tourbe.)

Enfin, plantez un assortiment de petites plantes vertes dans le sol ou encore, répandez-y quelques semences de plants de tomates.

Étape 2

Une fois que les plants sont installés, attendez quelques jours qu'ils soient bien enracinés dans leur nouvel environnement avant de passer à la deuxième étape.

Préparez l'ouverture du pot en l'enduisant d'une mince couche de graisse à vide ou en collant une bande d'étanchéité de plomberie téflon pour que le couvercle puisse être immédiatement scellé après l'ajout du dioxyde de carbone dans le contenant.

Pour créer une atmosphère de dioxyde de carbone, il suffit de verser de cette substance dans le pot (sa densité est supérieure à celle de l'air).

Pour obtenir du dioxyde de carbone, mélangez une généreuse quantité de bicarbonate de soude (soda à pâte) avec une généreuse quantité de vinaigre (acide acétique dilué) dans un très grand contenant. Laissez la réaction se produire et versez délicatement le dioxyde de carbone (plus dense que l'air) dans la serre.

Étape 3

La dernière étape avant de refermer le couvercle du pot consiste à y introduire, à l'aide de pinces, un morceau de charbon chauffé dans un four à 120 °C pendant au moins une heure. SCELLEZ IMMÉDIATEMENT LE POT!

Chauffer le morceau de charbon permet à l'humidité et aux gaz de s'en chapper. Lorsque le charbon refroidit, il absorbe alors une très grande quantité de dioxyde de carbone, ce qui réduit passablement la pression de gaz dans le pot.

Étape 4

La mince couche de graisse à vide (ou la bande d'étanchéité en téflon) assure une fermeture hermétique du pot, ce qui y maintient la faible pression de gaz et simule ainsi la pression de dioxyde de carbone dans l'atmosphère martienne.

MISE EN GARDE : Un contenant de verre scellé doit toujours être manipulé avec soin.

Au début, votre serre martienne simulée présentera une légère pression négative presque entièrement constituée de CO2, mais cette pression peut baisser beaucoup, car le dioxyde de carbone est hautement soluble dans l'eau.

L'eau, pour sa part, s'évapore très rapidement dans des conditions de faible pression. Si votre pot reste exposé aux rayons du Soleil ou dans un endroit chaud, la pression à l'intérieur peut augmenter bien au-delà de la pression atmosphérique normale et le faire exploser.

Portez toujours des lunettes de protection et des gants pour manipuler votre micro-écosystème.

Variante à l'étape 2

Si vous disposez d'une bouteille de gaz cabonique comprimé, vous pouvez alors ajouter directement le CO2 dans le pot pour remplacer l'air et l'azote qui se trouvent à l'intérieur.

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Saisir une règle au vol

Agence spatiale canadienne

Travaillez par groupes de trois. Désignez un sujet, un rapporteur et un chef d'équipe.

Essai #1

  1. Le sujet s'assoit sur une chaise, étend le bras vers l'avant et retient son coude avec l'autre main.
  2. Le chef d'équipe place une règle de 30 cm à la verticale, entre le pouce et l'index du sujet de telle façon que la graduation 0 de la règle soit alignée sur le bord supérieur du pouce du sujet.
  3. Lâchez la règle. Le sujet la rattrape. Le rapporteur consigne la mesure au pouce du sujet.

Essai #2

  1. Refaites l'essai alors que le sujet est couché sur le dos. Tenez le bras dominant à la verticale, étendez l'autre bras en travers du corps et retenez le coude.

Essai #3

  1. Reprenez l'essai alors que le sujet est allongé sur le côté, le côté dominant vers le haut et le bras plié au coude et s'étendant vers l'extérieur. Retenez le bras avec l'autre main.

En équipe, comparez les résultats des trois essais.

  • Quelle positon était la plus confortable?
  • Le temps de réaction varie-t-il d'une position à l'autre?
  • Comment pouvez-vous expliquer les différences?

Étant donné qu'un astronaute n'est pas toujours en mesure d'exécuter son travail dans des positions habituelles, en quoi cela peut-il influencer sa productivité?

Quelles solutions en matière d'entraînement pouvez-vous suggérer?

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Facile à dire!


Statistique Canada

En 2006, le Canada comptait 31 612 897 habitants. Facile à dire, n'est-ce pas? En quelques syllabes à peine, vous avez donné le résultat d'un processus qui s'est étalé sur plusieurs années. Avez-vous déjà essayé de compter 31 612 897 personnes? C'est tout un travail!

On peut difficilement décrire l'ampleur véritable de la tenue d'un recensement au Canada. En 2006, 25 000 employés temporaires ont prêté serment en vertu de la Loi sur la statistique et ont travaillé pour le recensement. Ces gens ont été formés, pourvus du matériel nécessaire et supervisés de façon à ce que le portrait brossé par le Recensement de 2006 soit aussi précis que possible.

Une fois tous les questionnaires du recensement reçus, les renseignements qu'ils contenaient ont dû être scannés avant que puissent commencer les longues tâches d'analyse, d'interprétation et de diffusion des données.

Pour bien comprendre les nombreux aspects de la planification et de la tenue d'une enquête et de la diffusion des données obtenues, il faut en faire un soi-même. Si vous voulez mener une enquête dans votre école, examinez les questions ci-dessous auxquelles vous devez répondre avant d'entreprendre un tel projet. Une fois que vous y aurez répondu, il vous sera plus facile d'aborder quelqu'un et lui dire : « Bonjour, j'aurais quelques questions à vous poser. »

Définir la tâche

  • Avez-vous obtenu l'autorisation de mener une enquête?
  • Combien de temps pouvez-vous consacrer à l'ensemble de ce projet (nombre de jours, nombre de périodes de classe)?
  • Ce projet sera-t-il limité à la classe ou sera-t-il de plus grande envergure?
  • S'agira-t-il d'un recensement de toute l'école ou d'une enquête auprès d'une partie de la population étudiante?
  • Recueillerez-vous des données ou s'agit-il d'un sondage d'opinion?
  • Quand et comment ferez-vous la collecte des données?
  • Quels sont vos principaux sujets de recherche et pourquoi les avez-vous choisis (par exemple, les préoccupations touchant les jeunes ou l'école)?

Concevoir le questionnaire

  • Quel type de questions utiliserez-vous (par exemple, choix multiples, questions à réponse libre)?
  • Combien de sujets voulez-vous aborder?
  • Combien de questions poserez-vous? (Si vous avez deux sujets, combien de questions par sujet?)
  • Combien de réponses possibles y aura-t-il pour chaque question?
  • Les questions sont-elles concises et faciles à comprendre?
  • Allez-vous inclure des questions d'ordre démographique, comme le nom, le sexe, le niveau scolaire ou le lieu de résidence?
  • Les questions permettront-elles d'obtenir les données que vous cherchez?
  • Comment avez-vous disposé les questions dans votre questionnaire?
  • Comment imprimerez-vous vos questionnaires (le journal étudiant ou le personnel scolaire peut-il s'en charger)?

Recueillir les données

  • Qui répondra aux questions?
  • S'agit-il d'une enquête menée au moyen d'interviews sur place ou au moyen de questionnaires à remplir soimême?
  • Quelles mesures prendrez-vous pour respecter la vie privée des répondants si vous leur demandez d'indiquer leur nom?
  • Quelles mesures prendrez-vous pour vous assurer que tout le monde répond?
  • Aurez-vous besoin de faire de la publicité?
  • Que ferez-vous si quelqu'un est absent ou ne veut pas répondre?
  • Comment vous assurerez-vous que chacun n'est compté qu'une seule fois?
  • Comment saurez-vous que tous les questionnaires vous ont été retournés?

Traiter les données

  • Comment vous assurerez-vous que les questionnaires retournés ont été remplis au complet?
  • Comment présenterez-vous les données (par exemple, à l'aide de tableaux ou de graphiques)?
  • Le questionnaire est-il conçu de façon à faciliter ce processus?
  • Les résultats seront-ils calculés manuellement ou à l'aide d'un ordinateur?
  • Quelles sont les conséquences de l'une et l'autre méthode sur le temps dont vous aurez besoin et sur le nombre de questions que vous pouvez poser?
  • Comment vous assurerez-vous qu'il ne survient aucune erreur lors du traitement?
  • Si le traitement est fait au moyen d'un ordinateur, comment sera construite la base de données?
  • Si le traitement est fait manuellement, comment enregistrerez-vous les données (dans un formulaire, au tableau ou autrement)?

Diffuser les données

  • Comment diffuserez-vous les données?
  • Quels tableaux voudrez-vous préparer?
  • Voudrez-vous inclure des graphiques (par exemple, des graphiques à barres ou circulaires)?
  • Serait-il plus utile de communiquer les données sous forme de pourcentages?
  • Voudrez-vous rédiger un rapport sur les résultats de votre enquête?

Exercice 2 : Enquête sur les projets d'avenir des élèves

Directives : Pour chaque question, sélectionnez une réponse. Vos réponses resteront tout à fait confidentielles; seules les données sommaires seront diffusées.

Nous vous remercionsde prendre le temps de remplir ce questionnaire. Grâce à vos réponses et à celles des autres, nous obtiendrons des données précises.

1. Quel âge avez-vous?

  1. Moins de 12 ans
  2. 12
  3. 13
  4. 14
  5. 15
  6. 16
  7. 17
  8. 18
  9. 19
  10. Plus de 19 ans

2. De quel sexe êtes-vous?

  1. Masculin
  2. Féminin

3. Quelles langues parlez-vous assez bien pour soutenir une conversation? Inscrivez toute autre langue dans l'espace intitulé « autre(s) ».

  1. français seulement
  2. anglais seulement
  3. autre(s)
  4. français et anglais
  5. français et autre(s)
  6. anglais et autre(s)
  7. français, anglais et autre(s)

4. Combien d'heures avez-vous consacrées la semaine dernière à un emploi rémunéré?

  1. moins de 5 heures
  2. 5 à 9 heures
  3. 10 à 19 heures
  4. plus de 19 heures
  5. aucune (passez à la question 6)

5. Dans quel type d'entreprise, d'industrie ou de service travaillez-vous? Écrivez votre réponse sur la ligne fournie.

6. À la fin du secondaire, que projetez-vous de faire?

  1. fréquenter une école de métiers
  2. fréquenter un collège ou une université
  3. devenir agent de police, pompier ou militaire
  4. trouver un emploi à temps plein
  5. voyager
  6. autre

7. Indiquez les trois professions, parmi les suivantes, que vous aimeriez LE PLUS exercer après avoir fini vos études. Insérez le chiffre « 1 » pour votre premier choix, le « 2 » pour votre deuxième choix et le « 3 » pour votre troisième choix.

  • conducteur de camion
  • enseignant
  • infirmier
  • fermier
  • concepteur de sites Internet
  • médecin
  • pêcheur
  • courtier
  • avocat
  • ingénieur
  • homme d'affaires
  • chef cuisinier
  • rédacteur
  • vendeur
  • adjoint administratif
  • travailleur social
  • personne de métier (charpentier, mécanicien, électricien)
  • éducateur en garderie, gardien d'enfants, nourrice
  • personne au foyer
  • pompier/agent de police/militaire
  • analyste en information/programmeur d'ordinateur
  • artiste/agent culturel
  • fonctionnaire
  • garde forestier
  • coiffeur/esthéticien
  • autre

8. Indiquez les trois professions, parmi les suivantes, que vous aimeriez LE MOINS exercer après avoir fini vos études. Insérez le chiffre « 1 » pour votre premier choix, le « 2 » pour votre deuxième choix et le « 3 » pour votre troisième choix.

  • conducteur de camion
  • enseignant
  • infirmier
  • fermier
  • concepteur de sites Internet
  • médecin
  • pêcheur
  • courtier
  • avocat
  • ingénieur
  • homme d'affaires
  • chef cuisinier
  • rédacteur
  • vendeur
  • adjoint administratif
  • travailleur social
  • personne de métier (charpentier, mécanicien, électricien)
  • éducateur en garderie, gardien d'enfants, nourrice
  • personne au foyer
  • pompier/agent de police/militaire
  • analyste en information/programmeur d'ordinateur
  • artiste/agent culturel
  • fonctionnaire
  • garde forestier
  • coiffeur/esthéticien
  • autre

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Les pains du monde

Statistique Canada

Les gens font du pain dans tous les pays du monde. On mélange de la farine de blé (ou d'une autre céréale) avec de l'eau ou d'autres liquides; on y ajoute peut-être un peu de gras (comme du beurre ou de l'huile) et de la poudre à lever (telle que de la levure), puis on cuit le mélange à la poêle ou au four. Offrir du pain aux invités est bien souvent un signe d'hospitalité.

Voici le nom de certains des pains que nous mangeons au Canada. Ceux-ci viennent de partout dans le monde. Pouvez-vous associer le nom du pain avec sa description?

Les pains du monde
Pains maison Réponses Lieu d'origine
A. Baguette pain éthiopien, très mince (tef, ou millet et orge)
B. Bannock pain des Caraïbes et de l'Inde (blé entier)
C. Challa pain français long et mince (blé)
D. Injara pain des Premières Nations, d'origine écossaise (avoine ou orge)
E. Naan pain aux fruits italien confectionné à Noël (blé ou millet)
F. Jonnycake pain de maïs (maïs), aliment de base du début de la colonisation américaine
G. Panettone pain de seigle foncé de l'Europe de l'Est (seigle)
H. Pita pain mexicain (maïs ou blé)
I. Pumpernickel pain à fourrer méditerranéen (blé)
J. Roti pain juif aux oeufs (blé)
K. Tortilla pain blanc de l'Inde (blé)

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Conversions et comparaisons de la superficie des terres

Statistique Canada

Au Canada, le système métrique est devenu la norme en 1977. L'unité de mesure métrique utilisée pour les terres agricoles est l'hectare.

En utilisant les renseignements ci-dessous, remplissez le tableau suivant en convertissant les mesures en hectares ou en mètres carrés. Mesurez votre classe en mètres carrés. La dimension du terrain de votre école est-elle disponible? Si oui, indiquez le nombre en mètres carrés. Convertissez les dimensions de la classe et du terrain de l'école en hectare.

1 hectare [ha] = 10 000 mètres carrés [m2]

Hectares (ha) Mètres carrés (m2)
Terre des Prairies de dimension standard 64.78
Lotissement urbain d'une maison
Superficie moyenne d'une ferme au Canada en 2006 294.74
Superficie moyenne d'une ferme à Terre-Neuve-et-Labrador en 2006 64.78
Superficie moyenne d'une ferme de la Saskatchewan en 2006 5,866,400;
Terrain de votre école
Votre classe

Combien de pièces grandes comme votre salle de classe pourraient être contenues dans un hectare?

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Réponse : Les combustibles de l'avenir:

Les combustibles fossiles - Changement requis

De nos jours, la majeure partie de l'énergie du monde provient de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel, et la dépendance dans laquelle nous nous trouvons vis-à-vis ces combustibles est un problème mondial. Ces combustibles ne sont pas illimités ou renouvelables, et pourtant la demande d'énergie continue à croître. En plus, la combustion de ces combustibles remplit l'air d'un cocktail de gaz qui mènent à la pollution, comme le smog et la pluie acide. Les choses ne peuvent pas continuer ainsi pour toujours, et c'est une des raisons pour lesquelles de plus en plus de chercheurs et d'ingénieurs explorent présentement divers types de sources d'énergie propre et renouvelable comme l'énergie que l'on peut tirer du soleil, du vent, des vagues, de la biomasse et de l'hydrogène.

Vous avez dit hydrogène?

Les piles à combustible à l'hydrogène sont la base d'un nouveau système d'énergie captivant. Le principe de base d'une pile à combustible à l'hydrogène est une réaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène qui produit de l'eau, de l'électricité et de la chaleur. Une des façons d'obtenir de l'hydrogène pour les piles à combustible, c'est de l'eau elle-même. L'eau (H2O) peut être chimiquement séparée dans un processus appelé électrolyse. L'électrolyse est la production de changements chimiques par le passage d'un courant électrique à travers un électrolyte.

Terminologie de l'électrolyse

  • L'électrolyse se produit dans ce qu'on appelle une pile électrolytique
  • Les pièces de métal qui connectent la source d'énergie à l'électrolyte sont appelées des électrodes.
  • L'électrode qui est raccordée au pôle négatif d'une pile (qui fournit des électrons à l'électrolyte) s'appelle la cathode et celle qui est raccordée au pôle positif de la pile (accepte des électrons de l'électrolyte) s'appelle l'anode.
  • Un électrolyte est une solution conductrice d'électricité qui contient des ions libres. Quand on fait passer un courant électrique à travers un électrolyte, il se produit des réactions chimiques aux électrodes.
  • Quand des molécules ou ions positifs (appelés cations) entrent en contact avec la cathode, ils ont tendance à ramasser des électrons (c.-à-d., ils sont réduits).
  • Quand des molécules ou ions négatifs (appelés anions) entrent en contact avec l'anode, ils peuvent être dépouillés d'électrons (c.-à-d., il sont oxydés).

Réactions d'oxydation-réduction

Pendant l'électrolyse, des réactions d'oxydation et de réduction se produisent. Une oxydation se produit quand une molécule ou un ion négatif cède un ou plusieurs électrons. Cette réaction se produit à l'anode. Une réduction se produit quand une molécule ou un ion positif accepte un ou plusieurs électrons. Cette réaction se produit à la cathode. Dans cette série d'activités, les élèves vont exécuter une simple électrolyse, ainsi qu'une électrolyse inversée, pour créer une pile à combustible élémentaire. Finalement, les élèves auront comme travail de concevoir et construire une pile à combustible opérationnelle.

L'électrolyse

Objectifs d'apprentissage :

Les élèves vont :

  • faire l'électrolyse d'une saumure (une solution de chlorure de sodium),
  • écrire les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation-réduction pour l'électrolyse d'une solution de saumure,
  • identifier les outils et les matériaux utilisés et montrer la direction d'écoulement des électrons pendant l'électrolyse de la saumure,
  • expliquer le processus de l'électrolyse.

Stratégies d'enseignement :

  • construire des circuits électriques,
  • effectuer une expérience comportant la cueillette et l'analyse de données,
  • équilibrer des équations d'oxydation-réduction.

La pile à combustible

Objectifs d'apprentissage :

Les élèves vont :

  • créer une pile à combustion élémentaire à partir d'une solution de saumure,
  • écrire les équations équilibrées de l'électrode et de l'oxydation-réduction pour l'électrolyse inversée d'une solution de saumure,
  • expliquer le processus de l'électrolyse inversée,
  • expliquer comment l'énergie électrique est produite dans une pile à hydrogène.

Stratégies d'enseignement :

  • effectuer une expérience comportant la cueillette et l'analyse de données,
  • équilibrer des équations d'oxydation-réduction.

Avant de faire ces activités, les élèves devraient bien connaître les concepts suivants :

  • les circuits électriques,
  • les réactions d'oxydation-réduction et,
  • les techniques d'établissement d'un circuit et d'utilisation d'un voltmètre.

Matériaux nécessaires (par groupe)

  1. Eau distillée - 150 ml
  2. Sel de table (NaCl) - 15 ml
  3. Cuillère à mesurer de 5 ml - 1
  4. Becher de verre de 250 ml - 1
  5. Électrodes recouvertes de platine (ou électrodes de carbone) - 2
  6. Fil électrique avec pinces alligator - 3 noires, 3 rouges
  7. Source d'électricité (redresseur) ou pile de 9 volts - 1
  8. Voltmètre - 1
  9. Montre munie d'une aiguille des secondes ou chronomètre - 1
  10. Lunettes de sécurité - 1 paire par personne

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Réponse : Une serre martienne Construction d'un micro-écosystème

Objectif

Étudier les difficultés que représente la construction d'un écosystème stable contenant des organismes supérieurs tels que la tomate et d'autres plantes vertes dans un espace relativement restreint.

Quelques notions importantes

Un écosystème : Un écosystème est une communauté d'organismes vivants qui interagissent entre eux et avec leur milieu inorganique.

  • communauté + habitat = écosystème

Pour cette recherche, nous fabriquerons un habitat adéquat dans un pot de verre scellé, dans lequel nous installerons une petite communauté de plantes.

L'équilibre dynamique

Dans ce projet, le micro-écosystème est constitué d'un sol, d'une atmosphère, de plantes vertes et d'innombrables micro-organismes emmagasinés.

L'énergie est la seule ressource qui entre dans l'écosystème et en ressort.

L'équilibre énergétique est une condition importante pour essentielle à un écosystème. Lorsqu'une trop grande quantité d'énergie y pénètre, la température augmente jusqu'à ce que l'apport d'énergie soit exactement contrebalancé par la perte de chaleur. À l'inverse, lorsque la perte d'énergie (comme la chaleur) est plus grande que le gain, la température du système diminue jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli.

Afin d'atteindre la stabilité, un écosystème doit parvenir à un état d'équilibre dynamique. À ce stade, la vitesse (moyenne) à laquelle les ressources, dont le dioxyde de carbone, sont consommées est contrebalancée par la vitesse de leur remplacement dans le processus de recyclage.

Un écosystème stable

Un écosystème stable est un milieu dans lequel, en moyenne, un équilibre dynamique est atteint.

Les conditions environnementales sur Mars

Le sol martien

Le sol martien est composé d'environ 40% de SiO2 (silice), une matière semblable à du sable fin, et d'environ 20 pour cent de Fe2O3 (oxyde de fer), en poussière. Cette poussière est très fine, et sa texture ressemble à la poudre de talc.

Les autre 40% du sol mart martien sont composés de minéraux argileux, de poussière, de gravier, de galets, de pierres et de roches constituées de minéraux simples et complexes semblables à ceux que l'on trouve sur Terre. D'après nos connaissances, le sol martien est stérile.

Quelle est la fertilité du sol martien? Elle est difficile à déterminer, mais selon les résultats que nous avons obtenus avec les atterrisseurs Viking et les dernières missions Mars, ce sol semble être un substrat de loin supérieur pour la croissance des plantes à la plupart des sols sur Terre, bien qu'il présente une certaine déficience en potassium.

L'atmosphère martienne

La pression atmosphérique sur Terre est habituellement d'environ 100 kPa (kilopascals). Sur Mars, elle est de moins de 1 kPa, beaucoup trop faible pour que les plantes et les être humains puissent survivre.

Les plantes peuvent survivre à une pression atmosphérique de si peu que 5 kPa, à une pression d'azote de 2 kPa, à une pression d'oxygène de 2 kPa, à une pression de vapeur d'eau de 0,6 kPa et à une pression de dioxyde de carbone de moins de 0,1 kPa, le reste de l'atmosphère étant composé d'un mélange de gaz tels que l'argon et l'azote. Pour sa part, l'être humain a besoin d'une pression d'oxygène d'au moins 20 kPa et d'une pression d'azote de 10 kPa (comme tampon) afin de fonctionner et de respirer convenablement (environ 30 kPa).

Dans une serre martienne, les astronautes devront porter une combinaison spatiale.

La température

Sur Mars, même dans la zone équatorienne, la température est dangereusement froide, plus froide que n'importe où sur Terre, sauf peut-être au pôle Sud, durant les longues nuits glaciales d'hiver.

Pour faire pousser des plantes sur Mars, il faudra créer un environnement suffisamment chaud.

La serre martienne

Bien que les plantes puissent survivre à une pression de dioxyde de carbone de moins de 0,1 kPa, elles supportent une pression beaucoup plus grande. En fait, la plupart des plantes vertes préfèrent une atmosphère riche en dioxyde de carbone. Sur Mars, une serre ne devrait pas nécessairement constituer un écosystème fermé. On suppose que sur cette planète, on pourrait a juster la pression et la composition atmosphériques dans une serre à l'aide des ressources extérieures. Par exemple, on pourrait expulser l'excédent de méthane, tandis qu'on augmenterait l'apport de dioxyde de carbone en le puisant dans l'atmosphère de Mars, en le pressurisant et en le pompant dans la serre.

De la même façon, la quantité d'eau et la fertilité du sol pourraient être ajustées à l'aide des ressources externes.

Conseils pratiques pour réussir une serre martienne

  • Comme votre serre se trouve sur Terre, le rayonnement solaire est très élevé. Par conséquent, il est préférable de ne pas l'exposer à la lumière directe du Soleil plus de 5 à 10 minutes par jour.
  • Placez un petit thermomètre (comme ceux que l'on peut attacher à une fermeture-éclair) dans l'écosystème de sorte qu'il soit bien visible.
  • Placez un petit bout de papier de tournesol dans l'écosystème afin de surveiller les variations du niveau d'humidité acido-basique.
  • Une petite quantité de laine d'acier (10 à 20 grammes), passée à l'alcool et rincée à fond à l'eau claire (pour enlever le gras), peut être mélangée au sol afin d'absorber l'excédent d'oxygène dans la serre (simulant davantage l'atmosphère martienne). Cela permettra également d'augmenter l'oxyde de fer, ce qui rendra le sol encore plus similaire au sol martien.
  • Les plantes s'adaptent bien à la plupart des conditions d'éclairage et de température (dans une marge raisonnable), mais elles sont sensibles aux variations fréquentes de leur environnement. Gardez la serre martienne au même endroit, bien éclairée et à une température relativement constante.
  • Évitez l'accumulation d'eau « dormante » dans la serre. Avant d'ajouter le dioxyde de carbone, assurez-vous que le sol est humide mais non saturé, et que le fond du pot est juste assez mouillé sans que l'eau ne coule pas d'un côté à l'autre du contenant lorsqu'on le penche.
  • Quelques gouttes d'un engrais liquide pour plantes intérieures peuvent être ajoutées dans le pot, selon les directives du fabricant, cela aidera les plantes à s'adapter à leur nouvel environnement.
  • Si vous mélangez le vinaigre et le bicarbonate de soude pour produire du dioxyde de carbone, vous constaterez qu'il se forme une importante quantité de mousse et de brume. Prenez garde que la mousse ou les gouttelettes de brume ne pénètrent dans votre serre.

Planifier une expérience

L'expérience a démontré que sur un échantillon de 10 à 12 micro-écosystèmes (un ensemble de classe), certains vivront quelques semaines, d'autres, quelques mois, et quelques rares spécimens survivront plus d'une année.

Le défi consiste à déterminer, si possible, les raisons expliquant les échecs des uns et le succès remarquable des autres.

Une discussion en classe permettra d'obtenir autant d'hypothèses sur les causes des échecs et des réussites qu'il y a d'élèves dans la classe. Cet échange offre une excellente occasion aux élèves de s'exprimer sur la méthode scientifique et de concevoir d'autres expériences pour corroborer leurs hypothèses.

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Réponse : Facile à dire!

Aperçu

Cette activité offre aux élèves une expérience pratique de travail qui leur permet de comprendre plusieurs aspects de la planification d'une enquête, de sa tenue et de la diffusion de ses résultats.

Les élèves apprendront ce qu'implique la production de renseignements statistiques, comment on combine les réponses individuelles d'un questionnaire pour obtenir des données sommaires et comment on utilise ces données.

Cette activité peut prendre la forme d'un dénombrement complet de la population étudiante. Si ce projet est trop ambitieux, une petite enquête ou un sondage d'opinion auprès de tous les élèves de l'école ou d'une classe en particulier peut être plus approprié. Faites appel à des sujets qui intéresseront à la fois les élèves et les enseignants.

Étant donné que le recensement a lieu en mai 2011, prévoyez terminer cette activité, ou du moins certaines étapes (par exemple, la collecte des données), en mai. Si vous projetez demander aux élèves d'effectuer une enquête ou un recensement, rappelez-vous de prévoir un délai de production suffisant.

Durée

Deux à trois périodes si les élèves utilisent le questionnaire fourni à l'exercice 2.

ou

Quatre ou cinq périodes si les élèves créent leur propre enquête en utilisant les données de l'exercice 1. Voici la répartition des périodes :

  • deux périodes avant de mener l'enquête;
  • une période pour recueillir les données;
  • une ou deux périodes après la collecte des données.

(Le temps requis variera en fonction de la complexité du questionnaire et de la taille du groupe auprès duquel on mène l'enquête).

Nota : Pour obtenir plus de renseignements sur le vocabulaire du recensement et sur le recensement en général, veuillez consulter le Guide de l'enseignant. https://www12.statcan.gc.ca/census-recensement/2011/dp-pd/index-fra.cfm

Objectifs d'apprentissage

  • Comprendre les étapes de la conception, de la tenue et du traitement d'une enquête.
  • Apprendre à concevoir et à mener une enquête, à en traiter les données et à en diffuser les résultats.
  • Apprendre à rédiger un rapport analysant les résultats d'une enquête.
  • Travailler en équipe afin de prendre des décisions mutuellement convenues et de résoudre des problèmes.

Vocabulaire

confidentialité, dénombrement, dénombrement intégral, données, échantillon, enquête, questionnaire, recensement, sous-dénombrement

Pour commencer

  1. Demandez aux élèves d'écrire quel était, selon eux, le chiffre de la population du Canada en 2006. Donnez-leur un moment pour le faire, puis écrivez la réponse au tableau. (Réponse : en 2006, la population du Canada était de 31 612 897 habitants.)
  2. Demandez à plusieurs élèves de commenter leur estimation en la comparant au nombre exact.
  3. Demandez-leur comment le chiffre de population du Canada en 2006 a été obtenu, selon eux. (Réponse : tous les cinq ans, Statistique Canada mène un recensement, soit un dénombrement intégral de la population du pays.)
  4. Demandez aux élèves de se pencher encore une fois sur le chiffre de population du Canada de 2006 et demandez-leur d'évaluer le temps qu'il a fallu pour produire ce chiffre. Distribuez-leur ensuite l'exercice 1 pour qu'ils le lisent.

Nota : le Recensement de 2006 a eu lieu en mai 2006. Les chiffres de population ont été diffusés en mars 2007.

Activités du recensement

1. Discutez des étapes du processus d'enquête énumérées dans l'exercice 1. Vous voudrez peut-être illustrer ces étapes au moyen d'un schéma comme celui figurant ci-dessous, de même qu'inscrire les questions de l'exercice sous chaque étape.

  • Définir
  • Concevoir
  • Recueillir
  • Traiter
  • Diffuser

2. À ce stade, la classe devrait décider si elle préfère planifier et mener sa propre enquête ou utiliser le questionnaire de l'exercice 2. Si la classe choisit d'utiliser le questionnaire fourni à l'exercice 2, poursuivez les étapes du point 2 et finissez la leçon. Si la classe décide de créer sa propre enquête, passez au point 3.

  1. Distribuez l'exercice 2 : Enquête sur les projets d'avenir des élèves.
  2. Avant que les élèves répondent au questionnaire fourni, faites-les discuter de la façon dont ils traiteront leurs réponses et des renseignements qu'ils voudront diffuser. Demandez-leur de décider quels renseignements sommaires ils voudront analyser et ce qui devrait figurer dans leurs tableaux (colonnes, rangées, etc.). Demandez-leur de trouver des questions intéressantes auxquelles des données sommaires pourraient répondre. Par exemple, « Est-ce que les garçons et les filles de la classe ont les mêmes objectifs de carrière? ». Pour répondre à cette question, ils devront pouvoir croiser les réponses de la question 2 avec celles de la question 7, ce qui peut se révéler laborieux si le traitement est manuel. Le traitement manuel peut limiter les élèves à n'étudier que des occurrences simples à des questions individuelles, comme « Combien d'heures avez-vous consacrées la semaine dernière à un emploi rénuméré ? ». L'accès à un ordinateur offrira plus de possibilités.
  3. Demandez aux élèves de répondre au questionnaire fourni. Demandez à la classe de suivre les stratégies de traitement et de diffusion qu'ils ont prévues pour l'exercice 2.
  4. La classe pourrait souhaiter mener la même enquête à une plus grande échelle afin de comparer ses données à celles recueillies pour tous les élèves de leur niveau ou pour toute l'école. La réponse dépendra de la façon dont les élèves traitent et diffusent les données, de même que du temps dont ils disposent.

3.

a.Si les élèves mènent leur propre enquête, faites-leur étudier la gamme complète des questions figurant dans l'exercice 1. Voici les questions-clés :

  • Quelle envergure aura le projet?
  • Auprès de qui mènera-t-on l'enquête?
  • À propos de quoi mènera-t-on l'enquête?
  • Combien de temps la classe consacrera-t-elle à la tenue de l'enquête, au traitement des données et à l'analyse des résultats?
  • Diffusera-t-on les résultats?
  • Comment peut-on protéger la confidentialité?

b. Distribuez l'exercice 2 : Enquête sur les projets d'avenir des élèves. Le questionnaire fourni peut servir de modèle au questionnaire d'enquête que la classe concevra.

c .Demandez aux élèves de reconnaître les qualités du questionnaire fourni, en relevant la concision des questions, le format des questions à choix multiples et le nombre peu élevé de questions ouvertes.

Conseils à l'intention du professeur

Si les élèves conçoivent leur propre enquête, limitez le nombre des questions à environ 10.

Évitez les questions du genre questions à réponse libre (questions ouvertes) et favorisez les questions dont les réponses sont à cocher ou à encercler.

Insérez plusieurs questions d'ordre démographique de façon à ce que les élèves puissent faire des corrélations entre les réponses, comme : « Les filles sont plus susceptibles que les garçons de répondre... »

Faites porter le sujet de l'enquête sur des préoccupations touchant les élèves et l'école.

Prévoyez du temps pour tester le questionnaire à l'aide de jeux de rôle ou de petits échantillons pour vous assurer que les questions sont comprises et permettent de recueillir des réponses utiles.

Essayez d'inscrire l'enquête à l'intérieur d'un événement plus large, comme une exposition, un rassemblement spécial ou une journée portes ouvertes, afin que les élèves se rendent compte que d'autres personnes s'intéressent aux résultats de l'enquête.

Nota : Avant de commencer, assurez-vous que le projet d'enquête a obtenu l'approbation de la direction de votre école.

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Réponse : Les pains du monde

Aperçu

Cette activité initie les élèves au Recensement de l'agriculture. Les élèves seront conscients de la valeur que revêt l'agriculture dans la société actuelle et de la façon dont elle touche leur vie. Trois activités, qui brossent un tableau détaillé de la plus importante industrie primaire du Canada, sont disponibles pour plusieurs années d'études.

Nota : Pour obtenir plus de renseignements sur le vocabulaire du recensement et sur le recensement en gé-néral, veuillez consulter le Guide de l'enseignant. Vous trouverez plus de renseignements sur le Recensement de l'Agriculture dans cette activité sous la section Recensement de l'agriculture. Vous serez peut-être intéressé de réviser ces renseignements avec vos élèves avant de commencer les activités. https://www12.statcan.gc.ca/census-recensement/2011/dp-pd/index-fra.cfm

Pour commencer

En utilisant les renseignements fournis dans le Guide de l'enseignant, parlez du recensement aux élèves et dites-leur que le prochain recensement du Canada aura lieu en mai 2011.

Expliquez à vos élèves qu'il y a deux types de recensement : le Recensement de la population et le Recensement de l'agriculture. Le Recensement de l'agriculture est fait en même temps que le Recensement de la population afin d'obtenir des renseignements sur la production agricole et la production alimentaire.

Au mois de mai 2011, chaque exploitation agricole au Canada recevra un questionnaire du Recensement de l'agriculture par la poste. Le Recensement de l'agriculture collecte une vaste gamme de données sur l'industrie agricole. Davantage de renseignements sur le Recensement de l'agriculture peuvent être trouvés aux pages 6 et 7.

Objectifs d'apprentissage

  • Développer une meilleure connaissance de l'agriculture et de son rôle en tant qu'industrie primaire.
  • Comprendre l'impact de l'agriculture sur chaque résident au Canada.
  • Être conscient que les statistiques représentent des personnes et des situations bien réelles.

Activités du recensement

1. Distribuez l'exercice 1 : Les pains du monde. Laissez les élèves associer le nom du pain à son grain et son pays d'origine. Cette activité est appropriée pour tous les niveaux.

Réponses : D, J, A, B, G, F, I, K, H, C, E

Les gens font du pain dans tous les pays du monde. On mélange de la farine de blé (ou d'une autre céréale) avec de l'eau ou d'autres liquides; on y ajoute peut-être un peu de gras (comme du beurre ou de l'huile) et de la poudre à lever (telle que de la levure), puis on cuit le mélange à la poêle ou au four. Offrir du pain aux invités est bien souvent un signe d'hospitalité.

Voici le nom de certains des pains que nous mangeons au Canada. Ceux-ci viennent de partout dans le monde. Pouvez-vous associer le nom du pain avec sa description?

Les pains du monde
Pains maison Réponses Lieu d'origine
A. Baguette D pain éthiopien, très mince (tef, ou millet et orge)
B. Bannock J pain des Caraïbes et de l'Inde (blé entier)
C. Challa A pain français long et mince (blé)
D. Injara B pain des Premières Nations, d'origine écossaise (avoine ou orge)
E. Naan G pain aux fruits italien confectionné à Noël (blé ou millet)
F. Jonnycake F pain de maïs (maïs), aliment de base du début de la colonisation américaine
G. Panettone I pain de seigle foncé de l'Europe de l'Est (seigle)
H. Pita K pain mexicain (maïs ou blé)
I. Pumpernickel H pain à fourrer méditerranéen (blé)
J. Roti C pain juif aux oeufs (blé)
K. Tortilla E pain blanc de l'Inde (blé)

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Réponse : Conversions et comparaisons de la superficie des terres

Histoire

Le Recensement de l'agriculture est tenu durant la même période que le Recensement de la population afin d'obtenir des informations sur la production agricole et alimentaire du pays.

L'agriculture est une part importante de notre économie. Le Recensement de 1667 de Jean Talon nous apprend que la colonie comptait 11 448 arpents de terre (3 915 hectares) cultivée, 3107 têtes de bétail et 85 moutons.

Le premier recensement de l'agriculture quinquennal a été tenu au Manitoba en 1896.

Lorsque les provinces de la Saskatchewan et de l'Alberta furent créées en 1905, la colonisation de plus en plus rapide de l'ouest a fait en sorte que le recensement quinquennal est devenu une exigence constitutionnelle. Un nouvel Acte des recensements et des statistiques exigeait que des recensements supplémentaires de la population et de l'agriculture soient faits dans les provinces du Manitoba, de la Saskatchewan et de l'Alberta en 1906 et ensuite tous les 10 ans jusqu'à ce que la population de chacune des trois provinces atteigne 1,25 million. Ces recensements continuèrent jusqu'en 1956 puis le Canada commença à tenir des recensements nationaux de la population et de l'agriculture tous les cinq ans.

Nouveauté en 2011

Au mois de mai 2011, chaque exploitation agricole du Canada recevra par la poste un questionnaire du Recensement de l'agriculture. Le Recensement de l'agriculture collecte une vaste gamme de données sur l'industrie agricole telle que le nombre de fermes et d'exploitants agricoles, les superficies agricoles, les arrangements opérationnels des entreprises, les pratiques de gestion des terres, le nombre de têtes de bétail et les superficies cultivées, les frais d'exploitation et les entrées de fonds, le capital agricole, la machinerie et l'équipement agricole. Ces données fournissent tous les cinq ans une représentation complète de l'industrie agricole à travers le Canada aux niveaux national, provincial/territorial et infraprovincial.

Utilisateurs des données du Recensement de l'agriculture

Les données du Recensement de l'agriculture sont utilisées par diverses organisations pour plusieurs raisons :

  • les exploitants utilisent les données du recensement pour prendre des décisions concernant la production, la commercialisation et les investissements. Ils peuvent également se tenir au courant des tendances de l'agriculture canadienne par l'analyse des données du Recensement de l'agriculture publiées par les médias agricoles.
  • les groupes de producteurs et les agences de commercialisation utilisent les données du recensement pour faire connaître leur performance économique aux Canadiens et au gouvernement à travers leurs organisations non gouvernementales.
  • les compagnies fournissant des produits et des services agricoles utilisent les données pour déterminer où situer leurs centres de services.
  • les conseillers en politiques du gouvernement utilisent les données pour favoriser le développement de programmes relatif au filet de sécurité et les ressources humaines pour le secteur agricole.
  • les exploitants peuvent se tenir au courant des tendances de l'agriculture canadienne grâce à l'analyse des données du Recensement de l'agriculture publiées par les médias de l'agriculture.
  • les sites Web agricoles peuvent choisir les renseignements qu'ils présentent en se basant sur les tendances et les besoins actuels dans le secteur qui sont représentés dans les données du recensement.
  • les gouvernements et les associations agricoles utilisent les données du recensement pour évaluer l'impact des désastres naturels sur l'agriculture (tel que les inondations dans la région de la rivière Rouge au Manitoba et dans la région du Saguenay au Québec ou la tempête de verglas dans l'est du Canada) et réagir rapidement.

Vocabulaire

  • biotechnologie : science qui combine la biologie et la technologie
  • diversification : ajouter de la variété, prendre de l'expansion dans divers domaines
  • ferme de recensement : une exploitation agricole produisant au moins un produit agricole destiné à la vente
  • hectare : l'unité métrique pour mesurer les terres agricoles. Un hectare égale 10 000 mètres carrés.
  • Recensement de l'agriculture : un dénombrement de chaque ferme, ranche ou autre exploitation agricole ayant vendu des produits agricoles au cours l'année précédant le recensement. Tenu tous les cinq ans en même temps que le Recensement de la population, le Recensement de l'agriculture pose des questions sur l'utilisation des terres, les cultures, le bétail, la main-d'oeuvre agricole, le revenu agricole et les pratiques de gestion des terres.
  • revenu net agricole : revenu net (les recettes brutes provenant de la vente de produits agricoles moins l'amortissement et les dépenses d'exploitation) gagné en travaillant à son compte (travail indépendant) à titre d'exploitant ou de propriétaire de sa propre exploitation agricole.
  • travail non agricole : (appelé auparavant travail hors ferme.) le nombre de jours pendant lesquels les exploitants agricoles ont travaillé à l'extérieur de l'exploitation agricole à un travail rémunéré agricole et non agricole

Activité 5 : Réponses à l'exercice 4

Hectares (ha) Mètres carrés (m2)
Terre des Prairies de dimension standard 64,78 647 800
Lotissement urbain d'une maison 0,09 900
Superficie moyenne d'une ferme au Canada en 2006 294,74 2 947 400
Superficie moyenne d'une ferme à Terre-Neuve-et-Labrador en 2006 64,78 647 800
Superficie moyenne d'une ferme de la Saskatchewan en 2006 586,64 5 866 400
Terrain de votre école
Votre classe

* Les dimensions de la classe et du terrain de l'école doivent être mesurées en mètres carrés.

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