Effets thermiques

Les réactions endothermiques et exothermiques, quésaco ?

Difficulté :
Danger :
Durée :
20 minutes

Réactifs

Sécurité

  • Portez des gants et des lunettes de protection.
  • Réalisez l'expérience sur la feuille de protection.
Règles générales de sécurité
  • Éviter tout contact des produits chimiques avec les yeux ou la bouche.
  • Éloigner les jeunes enfants, les animaux et les personnes sans équipement de protection des yeux de la zone où sont réalisées les expériences.
  • Ranger ce coffret d’expériences hors de portée des enfants de moins de 10 ans.
  • Nettoyer la totalité du matériel après utilisation.
  • S’assurer que tous les récipients sont hermétiquement fermés et convenablement stockés après utilisation.
  • S’assurer que tous les récipients vides sont correctement éliminés.
  • Ne pas utiliser d’autre matériel que celui fourni avec le coffret ou recommandé dans la notice d’utilisation.
  • Ne pas remettre les denrées alimentaires dans leur récipient d’origine. Les jeter immédiatement.
Informations générales de premiers soins
  • En cas de contact avec les yeux : laver abondamment à l’eau en maintenant les yeux ouverts si nécessaire. Consulter immédiatement un médecin.
  • En cas d’ingestion : rincer la bouche abondamment avec de l’eau, boire de l’eau fraîche. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
  • En cas d’inhalation : transporter la personne à l’extérieur.
  • En cas de contact avec la peau et de brûlures : laver abondamment à l’eau la zone touchée pendant au moins 10 minutes.
  • En cas de doute, consulter un médecin sans délai. Emporter le produit chimique et son récipient.
  • En cas de blessure, toujours consulter un médecin.
Conseils pour les adultes superviseurs
  • L’utilisation incorrecte des produits chimiques peut engendrer des blessures et nuire à la santé. Réaliser uniquement les expériences décrites dans les instructions.
  • Ce coffret d’expériences est à utiliser uniquement par des enfants de plus do 10 ans.
  • Compte tenu de très grandes variations des capacités des enfants, même au sein d’un groupe d’âge, il convient que les adultes surveillants apprécient avec sagesse quelles sont les expériences appropriées et sans risque pour les enfants. Il convient que les instructions permettent aux adultes surveillants d’évaluer chacune des expériences afin de pouvoir déterminer son adéquation à un enfant particulier.
  • Il convient que l’adulte surveillant s’entretienne des avertissements et des informations de sécurité avec l’enfant ou les enfants avant de commencer les expériences. Il convient d’accorder une attention particulière à la sécurité lors de la manipulation d’acides, d’alcalis et de liquides inflammables.
  • Il convient que la zone où sont réalisées les expériences soit sans obstacle et ne soit pas située près d’une réserve de denrées alimentaires. Il convient qu’elle soit bien éclairée et aérée, et à proximité d’une adduction d’eau. Il convient d’utiliser une table solide dont la surface est résistante à la chaleur.
  • Il convient d’utiliser complètement les substances contenues dans des emballages non refermables au cours d’une expérience, c’est-à-dire après l’ouverture de l’emballage.

FAQ et dépannage

L'autocollant thermochromique n'a pas changé de couleur après l'ajout de l'eau dans le gobelet. Quel est le problème ?

Assurez-vous d'utiliser de l'eau à température ambiante. Si l'eau est initialement trop froide ou trop chaude, le changement de température peut ne pas être suffisant pour que l'autocollant thermochromique change de couleur. De plus, il est important de placer l'autocollant sur le bas du gobelet, le plus près possible de la solution.

J'ai utilisé de l'eau à température ambiante, mais l'expérience n'a pas fonctionné.

Assurez-vous d'ajouter le volume d'eau exact indiqué dans les instructions. Si vous remplissez le gobelet entièrement avec de l'eau, cela ne fonctionnera pas. Il en va de même pour les quantités de réactifs.

J'ai accidentellement mis les deux réactifs dans le même gobelet …

Ne vous inquiétez pas ! Ajoutez simplement de l'eau et observez lequel des deux symboles apparaît sur l'autocollant thermochromique. Puis recommencez l'expérience.

Instructions pas à pas

Pour cette expérience, commencez par préparer de l'eau à température ambiante et appliquer des indicateurs de température à vos récipients d'expérience.

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Ajoutez maintenant deux substances différentes dans les récipients. L'une est le chlorure de calcium CaCl2 : une substance similaire au sel de table NaCl, mais avec du calcium Ca au lieu du sodium Na. L'autre est l'urée, un composé organique assez simple. En fait, il est si simple qu'il est devenu le premier composé organique à être délibérément synthétisé par l’être humain.

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Le deuxième ingrédient que vous devez ajouter aux deux récipients est simplement de l'eau. Le processus qui se déroule dans les deux récipients est le même : les granulés se dissolvent dans l'eau, tout comme du sucre ou du sel de table.

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Le processus est le même, mais un des gobelets s'est refroidi considérablement, tandis que l'autre a chauffé. Comment cela se fait-il ?

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Élimination des déchets

Éliminez les déchets solides avec les ordures ménagères. Versez les solutions dans l’évier. Rincez avec beaucoup d’eau.

Description scientifique

Lorsqu'une allumette brûle, la réaction entre le bois et le dioxygène de l'air produit de la chaleur . En revanche, lorsque vous faites bouillir de l'eau, vous devez fournir beaucoup de chaleur  pour transformer l'eau en vapeur. En fait, pratiquement tous les processus de chimie requièrent de la chaleur ou en produisent. Une réaction qui utilise de la chaleur est appelée réaction endothermique, tandis qu'une réaction qui libère de la chaleur est appelée réaction exothermique.

Il s'avère que le processus de dissolution ne fait pas exception à cette règle. Cependant, l'effet peut être très différent selon les substances dissoutes. La dissolution de l'urée requiert de l'énergie et est prompte à extraire la chaleur de son environnement , le rendant ainsi plus froid. La dissolution du chlorure de calcium, par contre, produit de la chaleur  ce qui réchauffe son environnement.

De nombreuses substances comme le sucre ou le sel de table, lorsqu'ils sont dissous, ne modifient que très légèrement, voire de manière imperceptible, la température de leur environnement. Mais si l'effet est suffisamment remarquable, il peut être très utile. Par exemple, l’effet thermique de la dissolution de l’urée est utilisé dans certaines poches de glace instantanée, comme premiers secours pour traiter les blessures sportives. À l'inverse, la chaleur provenant de la dissolution du chlorure de calcium est la clé du fonctionnement de certains emballages alimentaires auto-chauffants.