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Chapitre 1 - Propriétés des différents états de la matière

Caractéristiques des trois états de la matière

Positionnement   prof

Objectifs disciplinaire :

  • Caractériser les différents états de la matière

Compétences travaillées

  • D1 Lire

Solide

ice-cubes.jpg

Liquide

water-beaker.jpeg

Gaz

iodine.png

Questions

  1. Dans quel état l'eau peut être saisie entre les doigts ?
  2. Que se passe-t-il si on penche un verre contenant de l'eau ?
  3. Que se passe t-il si on enlève le bouchon d'une bouteille contenant un gaz ?

À retenir

  • Un corps à l'état solide a une forme propre
  • Un corps à l'état liquide a une surface libre horizontale et un volume propre
  • Un corps à l'état gazeux occupe tout l'espace disponible

Les changements d'états

Positionnement   prof

Objectifs disciplinaire :

  • Caractériser les différents changements d’état d’un corps pur.

Compétences travaillées

  • D1.3/1 Utiliser les nombres
  • D1.3/3 Exprimer une grandeur mesurée ou calculée dans une unité adaptée.

Changements d'états

Schéma

changement-etat.png

Propriétés

Lorsqu'une espèce chimique passe d'un état à un autre, il n'y a pas de perte de matière.

Au niveau microscopique

Questions   both

  1. Comment se comportent les molécules d'eau lorsque la température est plus petite que 0°C ?
  2. Comment se comportent les molécules d'eau lorsque la température est à 50°C ?
  3. Comment se comportent les molécules d'eau lorsque la température est plus grande que 100°C ?
  4. Est-ce que le nombre de molécules change lorsque l'état physique change ? Quelle hypothèse peut-on faire sur la masse du système lorsque l'état physique change ?
  5. En représentant les molécules par des cercles, faire un schéma représentant l'état solide, un schéma représentant l'état liquide, un schéma représentant l'état gazeux.

Propriétés des changements d'états

Ébullition de l'eau pure

Lorsqu'un cuisinier fait bouillir de l'eau, il réduit le chauffage dès que débute l'ébullition. Pourquoi est-ce inutile de continuer à chauffer fortement l'eau pour maintenir l'ébullition ?

Protocole expérimental

  1. Placer le ballon contenant l'eau liquide dans le chauffe ballon
  2. Positionner la sonde du thermomètre dans l'eau liquide
  3. Déclencher le chronomètre dès la mise en route du chauffage
  4. Relever la température de l'eau toutes les minutes et noter les valeurs dans le tableau

Tableau

Temps (min) Température (°C)
0  
1  
2  
3  
4  
5  
6  
7  
8  
9  
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
17  
18  
19  
20  

Solidification de l'eau pure

Matériel

  • eau distillée
  • 1 tube à essais
  • 1 mélange réfrigérant
  • 1 thermomètre
  • 1 chronomètre

Questions

  1. Écrire le protocole expérimental et faire un schéma légendé du montage.
  2. Appeler le professeur pour validation
  3. Une fois le protocole et le schéma expérimental validé, aller chercher le matériel suivre le protocole.
  4. Relever la température toutes les minutes dans un tableau.
  5. Tracer le graphique correspondant en indiquant en abscisses le temps en minutes et en ordonnées la température en degré celsius.

Exercices

Manuel   pres

Ex 8 p 24

Ex 21 p 26

Ex A p 27

12 p 25

Solidification de l'eau et de l'huile

On verse 80 mL d'eau dans un éprouvette graduée et 80 mL d'huile d'olive dans une seconde. On mesure la masse des deux éprouvettes remplies.

Après quelques heures passées au congélateur, on mesure le volume d'eau et de l'huile solidifiées, ainsi que la masse des éprouvettes remplies.

  Masse d'eau Volume d'eau Masse d'huile Volume d'huile
Avant 216,1 g 80 mL 208,2 g 80 mL
Après 216,1 g 90 mL 208,2 g 77 mL
    1. Comment évolue la masse de chaque substance lors de la solidification ?
    2. Les quantités d'eau et d'huile ont-elles changé lors du changement d'état ?
    1. Comment évolue le volume de chaque substance ?
    2. Quelle est la particularité de l'eau ?

Halte au débordements !

Une alvéole de bac à glaçons est un pavé droit de dimensions : L = 2,5 cm ; l = 2,0 cm ; h = 2,0 cm.

  1. Une masse d'eau de 200 g est placée au congélateur, quelle est la masse de glace obtenue après la congélation ? Justifie ta réponse.
  2. Le volume d'eau augmente de 10 % lors de sa solidification.
    1. Que se passe-t-il si les alvéoles sont remplies à ras-bord ?
    2. Quelle hauteur d'eau dans l'alvéole ne faut-il pas dépasser pour éviter un débordement ?

Trie des données

Au cours d'une séance de travaux pratiques, Gabriel a noté rapidement au brouillon la température et le volume d'une masse d'eau, avant et après solidification.

55mL 10°C

50 mL -4°C

Recopie et complète le tableau suivant.

  Liquide Solide
Volume    
Température    

Utilise des pourcentages

La Terre est surnommée la "planète bleue" car près des trois quarts de sa surface sont recouverts par les océans. Malgré ces importantes ressources en eau, près du tiers de l'Humanité ont un accès limité à l'eau potable. La répartition des ressources en eau est donnée ci-dessous.

Réservoir d'eau Pourcentage
océans, mers 97.2 %
glaciers 2.15 %
eaux souterraines 0.63 %
lacs, rivières 0.01 %
humidité de l'air < 0.001 %
  1. Quel est le pourcentage d'eau salée dans l'eau présente sur Terre ? Déduis en le pourcentage d'eau douce.
  2. Quels sont les trois plus grand réservoirs d'eau douce ? Précise l'état physique de l'eau dans chaque cas.
  3. Quel est le pourcentage d'eau douce à l'état liquide sur Terre ? L'eau douce liquide est-elle rare ou abondante sur Terre ?

Y aura-t-il des nuages ?

Un nuage peut se former si la masse d'eau contenue dans 1 m3 d'air dépasse une certaine valeur dépendant de la température.

Le graphique ci-après représente la masse maximale de vapeur d'eau contenue dans 1 m3 d'air en fonction de la température. Si cette masse est dépassée, une partie de la vapeur d'eau se liquéfie en gouttelettes formant le nuage.

  1. Dans quelle région du graphique se forme le nuage, au dessus de la ligne ou en dessous ?
  2. Pour une température de la masse d'air de 15 °C, montre qu'un nuage peut se former si la masse de vapeur contenue dans 1 m3 d'air est de 15 g.
  3. Quelle température devrait atteindre cette masse d'air de 15 g afin que le nuage disparaisse ?
  4. Que doit recevoir la masse d'air pour élever sa température, sous quelle forme ?
  5. À ton avis, pourquoi les traînées blanches des avions (semblables à des nuages) les suivent sans les toucher. Rédige une réponse argumentée.

Chapitre 1 - Propriétés des différents états de la matière, créé par E. Machefer, est sous licence CC BY-NC-SA 4.0