Colonne de densité

Colonne de densité

Versez l’huile sur de l’eau elle-même versée sur du miel pour créer une colonne de densité.

Niveaux : 2e à 5e année

Durée de l’activité : de 30 à 45 minutes

Sujet(s) STIAM : Science (chimie), art

Matériel :

  • Grand verre ou vase
  • 8 pots
  • Cuillère
  • Colorant alimentaire (Le colorant alimentaire en gel fonctionne mieux, car il se mélange aux liquides de toutes les densités.)
  • Divers liquides pour les couches, dont :
    • Miel
    • Sirop de maïs léger
    • Sirop d’érable artificiel
    • Eau
    • Colle d’école blanche Elmer’s
    • Colle d’école transparente Elmer’s
    • Huile végétale
    • Huile à bébé

(Remarque : s’il vous manque un ou deux liquides, sautez-les. La colonne de densité fonctionnera quand même!)

Instructions :

  • Rassemblez tous les liquides pour la colonne de densité. Mesurez une ½ tasse de chaque liquide et versez-les chacun dans un pot différent.

 

  • Colorez vos liquides. Le miel et le sirop d’érable doivent être foncés alors nous vous suggérons bleu ou rouge. Le sirop de maïs, la colle et l’eau fonctionnent mieux avec des couleurs plus pâles pour accentuer le contraste avec les ingrédients plus foncés. (Remarque : le colorant alimentaire ne se mélangera pas avec l’huile à bébé et l’huile végétale. Consultez la section Niveau supérieur ci-dessous pour faire une expérience amusante et apprendre ce qui se passe entre le colorant alimentaire et l’huile.)

 

  • Lorsque vos liquides sont tous colorés, vous pouvez commencer à les superposer. Commencez avec le liquide qui est le plus dense. (Si vous désirez apprendre à calculer la densité de chaque liquide, consultez la section Suppléments STIAM ci-dessous.) Voici une liste des liquides et de leur densité approximative. Comme vous pouvez le voir, le miel est notre liquide le plus dense et l’huile à bébé, le moins dense.
    • Miel (1,42 kg/L)
    • Sirop de maïs léger (1,33 kg/L)
    • Sirop d’érable artificiel (1,32 kg/L)
    • Colle d’école blanche Elmer’s (1,07 kg/L)
    • Colle d’école transparente Elmer’s (1,03 kg/L)
    • Eau (1 kg/L)
    • Huile végétale (0,92 kg/L)
    • Huile à bébé (0,83 kg/L)

 

  • Commencez avec le liquide le plus dense (qui, dans notre cas, est le miel). Versez-le doucement dans le contenant en verre sans le laisser toucher la paroi.

  • Lorsque le miel est stable, ajoutez le prochain liquide. (Conseil : versez le liquide sur une cuillère pour l’empêcher de perturber le liquide au fond. Cette façon de faire permet de distribuer le liquide plus uniformément, afin qu’il ne fasse pas d’éclats.)

  • Continuez à verser les liquides dans le vase en ordre de densité. Faites une pause entre chaque liquide pour leur permettre de se stabiliser.

  • Lorsque vous avez ajouté tous les liquides, vous pouvez attendre quelques minutes pour que les liquides se stabilisent dans leur couche respective. Lorsque tout est stable, reculez et admirez votre œuvre!

En savoir plus – Suppléments STIAM :

  • Selon vous, que se produira-t-il si vous avez un autre liquide à votre colonne de densité? Cela dépend de la densité du liquide! Vous devriez l’essayer. Premièrement, versez un liquide dense, comme du shampoing. Vous remarquerez que le shampoing formera une nouvelle couche vers le fond de la colonne, car il est très dense. Maintenant, ajoutez du lait. La densité du lait est très semblable à celle de l’eau. Donc, lorsque vous l’ajoutez à la colonne, il passera probablement à travers l’huile et ira se mélanger avec l’eau pour former une couche laiteuse épaisse.

 

  • Qu’est-ce que la densité? La densité d’un objet vous indique deux choses. Premièrement, elle vous indique le poids de l’objet. Deuxièmement, elle vous indique la taille de l’objet ou l’espace qu’il occupe. (Par exemple, lorsque vous comparez une guimauve et une balle de golf, elles occupent presque le même espace, mais la balle de golf est plus dense parce qu’elle est plus lourde.) Les liquides qui sont plus denses se stabilisent au fond de la colonne de densité, alors que les liquides moins denses flottent près de la surface ou sur celle-ci.

 

  • Comment pouvez-vous déterminer la densité d’un liquide? Il ne faut pas être un génie des mathématiques pour calculer la densité, il vous faut juste une formule et la voici : D = Masse/volume. Essayons! Prenez un pot gradué à tous les 100 ml. D’abord, déterminez la masse du pot. Déposez-le sur une balance de cuisine et notez sa masse. Puis, ajoutez 100 ml de liquide. (Besoin d’idées? Essayez du jus d’orange, du vrai sirop d’érable, du babeurre ou du shampoing.) Replacez le pot sur la balance et notez la masse. Soustrayez la masse du pot de la masse totale du liquide. Puis, divisez la masse par 100 ml (le volume de votre liquide) pour obtenir sa densité.

 

  • Êtes-vous curieux de voir ce qui va se passer si vous secouez la colonne de densité? Essayez-le! Ne vous inquiétez pas. Vous ne détruirez pas votre colonne. Avec une grande cuillère, mélangez tous les liquides jusqu’à ce qu’ils ressemblent à une soupe de boue. Puis, mettez votre colonne de côté. Si vous attendez quelques heures et revenez la voir, vous remarquerez que chaque liquide a repris sa place dans sa couche originale. Génial n’est-ce pas?

Niveau supérieur – Options pour les enfants plus âgés :

  1. Ajoutez du colorant alimentaire à votre colonne. Vous vous souvenez que nous vous avons dit que l’huile et le colorant n’allaient pas se mélanger? Car la densité du colorant alimentaire est supérieure à celle de l’huile. Déposez quelques gouttes de colorant alimentaire sur le dessus de votre colonne. Que se passe-t-il? Vous devriez noter que le colorant alimentaire passe lentement à travers l’huile pour aller se mélanger à l’eau. Comme le colorant alimentaire n’est pas aussi dense que le sirop, il devrait s’arrêter et former une couche sur celui-ci.

  • Faites votre propre expérience sur la densité. Maintenant que vous savez ce qu’est la densité, voyons si vous pouvez deviner (ou faire une hypothèse) au sujet de la densité de différents liquides. Ouvrez le réfrigérateur ou l’armoire de la salle de bain et observez les liquides qui s’y trouvent. Voyez si vous pouvez faire une hypothèse sur les liquides qui ont la densité la plus élevée et ceux qui ont la densité la plus faible. Pensez-vous que le jus de pomme est plus ou moins dense que la vinaigrette? Pensez-vous que le savon à main est plus ou moins dense que l’huile pour le visage? Lorsque vous avez fini de faire vos hypothèses, fabriquez une petite colonne de densité pour tester vos hypothèses.

Conformité aux normes :

Normes de science pour la prochaine génération

  • MS-PS1-2 : Analyser et interpréter les données sur les propriétés sur les substances avant et après l’interaction des substances pour déterminer la réaction chimique qui s’est produite.