1.1.1.5. Action du gaz

Pour cet aspect du gaz, nous proposons de présenter, dans un premier temps, l'analyse des réponses d'Anne concernant la direction de l'action du gaz, puis dans un second temps la description de l'action du gaz.

Direction de l'action du gaz

Concernant la direction de l'action de l'air dans la pompe à vélo sur laquelle aucune action n'est produite, Anne explique que l'air agit plus fort sur la paroi B que sur les autres parois ‘«’ ‘car l'air contenu dans la pompe est présent sur toutes les parois mais elle ’ ‘va exercer une pression plus forte sur la paroi B ’ ‘car c'est elle qui va pousser l'air à sortir’». Lorsque l'on appuie sur le piston de la pompe, elle explique que l'air agit plus fort sur la paroi D que sur les autres parois ‘«’ ‘car l'air est poussé par la paroi B mais ’ ‘la paroi D elle reçoit cette pression’». À partir des unités de sens mises en gras, nous reconstruisons l'idée l'air agit plus dans une direction (pompe vélo sans action, pompe vélo avec action).

Le fait qu'Anne utilise cette idée dans la situation où il n'y a pas d'action sur le piston de la pompe à vélo est assez surprenant, elle fait d'ailleurs partie des 10 % d'élèves de la classe avançant ce type d'explications. En revanche, l'utilisation de l'idée l'air agit plus dans une direction, est favorisée par la situation de la pompe à vélo puisque l'on appuie sur le piston. Cette idée est retrouvée dans plus de 66 % des réponses d'élèves de la classe.

Action du gaz

Concernant l'action du gaz, on trouve dans les explications d'Anne l'idée que le gaz agit pour les situations : du ballon de foot, du ballon de baudruche posé sur une bouteille en fer que l'on chauffe, de la pompe à vélo avec et sans action et des balles de ping-pong. Cependant, ces idées seront différentes en fonction des situations.

• Pour l'air dans la pompe à vélo, on trouve l'idée que le gaz exerce une pression, comme le montrent les extraits suivants :
• • ‘«’ ‘l'air contenu dans la pompe est présente sur toutes les parois mais elle va exercer une ’ ‘pression plus forte sur la paroi B’» (pompe à vélo sans action).
  • ‘«’ ‘car l'air est ’ ‘poussé ’ ‘par la paroi B mais ’ ‘la paroi D elle reçoit cette pression’» (pompe à vélo lorsque l'on pousse sur le piston).
  • ‘«’ ‘si on lâche le piston, il va être poussé ’ ‘à l'extérieur car la pression de l'air va le faire ’ ‘reculer’» (pompe à vélo fermée, lorsque l'on tire sur le piston et qu'on le lâche).

• Pour la situation du ballon de football qui se dégonfle, on trouve l'explication ‘«’ ‘le ballon sera moins dur ’ ‘car ’ ‘l'air’ ‘, le gaz (une partie) sera enlevé’». Nous interprétons cette explication par le lien causal entre deux idées (ce lien est décrit par le mot ‘«’ ‘car’» dans l'explication). Dans cette explication, Anne utilise le fait que la quantité diminue (idée gaz part = variation quantité) pour expliquer que le ballon soit moins dur (imposé par l'énoncé). Pour Anne, le gaz joue un rôle, mais elle ne précise pas lequel, c'est pourquoi nous notons cette idée effet du gaz. En résumé cette relation causale entre ces deux idées est notée gaz part = variation quantité  effet gaz (ballon de foot). L'utilisation de la variation de la quantité pour interpréter l'action du gaz dans un ballon est correcte du point de vue de la physique. Cependant, Anne va réutiliser cette idée dans des situations où elle n'est pas valide du point de vue de la physique.
• Dans la situation du ballon de baudruche posé sur une bouteille en fer que l'on chauffe, Anne donne l'explication suivante ‘«’ ‘quand on chauffe la bouteille, ’ ‘il y a formation de gaz ’ ‘ce qui va entraîner’ ‘ le ballon a se gonfler’». On retrouve la relation de causalité entre la variation de la quantité et l'effet du gaz. Cependant, dans cette explication, la variation de la quantité provient de l'apparition de gaz dans une enceinte fermée (noté apparition gaz = variation quantité). Du point de vue de la physique, il faut qu'il y ait une réaction chimique entre plusieurs gaz pour que du gaz puisse apparaître dans une enceinte fermée. Or cette question n'utilise que de l'air. Anne utilise cette idée hors du domaine de validité de la physique, bien entendu, elle ignore les limites de ce domaine. De plus, dans cette explication, il semble que le gaz joue un rôle dans le fait que le ballon se gonfle, cependant Anne ne précise pas lequel, c'est pourquoi nous notons cette idée effet gaz. L'ensemble de l'explication d'Anne est modélisé par le réseau d'idées chauffe  apparition de gaz = variation quantité  effet gaz (le = signifie que nous considérons que ces deux idées sont équivalentes).
• Concernant la situation des deux balles de ping-pong cabossées (dont l'une a un trou et pas l'autre) jetées dans de l'eau très chaude, Anne écrit que la balle sans trou retrouve sa forme normale ‘«’ ‘car la formation de gaz va rentrer dans la balle puis va pousser la paroi pour qu'elle redevienne normale’». On retrouve le réseau d'idées utilisé pour la situation du ballon de baudruche, mais avec une description de l'action du gaz qui ‘«’ ‘va pousser sur la paroi’» (chauffe  apparition de gaz = variation quantité  action du gaz). Cette explication a été barrée et à la place, elle a écrit, la balle reste cabossée ‘«’ ‘car elle n'a pas de trou dc l'air ne rentrera pas’». On retrouve le fait que la quantité doit varier pour que le gaz ait un effet. C'est pourquoi, nous attribuons à cette explication l'idée gaz rentre = variation quantité  effet gaz. Cette hésitation entre les deux réponses, nous montre qu'entre l'explication utilisant l'apparition d'un gaz dans la balle sans trou (chauffe  apparition de gaz = variation quantité  action du gaz) et celle où le gaz rentre dans la balle trouée (gaz rentre = variation quantité  effet du gaz), Anne choisit la plus pertinente par rapport à la situation en faisant rentrer du gaz pour faire varier la quantité, c'est-à-dire celle utilisant la relation la plus simple entre les idées (gaz rentre = variation quantité  effet du gaz). De plus, on retrouve cette idée dans la question suivante, à travers l'explication concernant la balle trouée, qui reprend sa forme normale ‘«’ ‘car le gaz va rentrer dans la balle’» (idée est notée gaz rentre= variation quantité  effet du gaz).
• En conclusion, Anne utilise la variation de la quantité pour interpréter la situation du ballon de football qui se dégonfle. Cette explication est utilisée par 40 % des élèves de sa classe. Pour expliquer pourquoi un ballon de baudruche posé sur une bouteille en fer se gonfle, Anne utilise l'idée que du gaz apparaît dans ce récipient fermé, ce qui correspond à 43 % des réponses des élèves de sa classe. En revanche, très peu d'élèves utilisent, comme Anne, le fait que de l'air rentre dans la balle de ping-pong trouée (16 %).