Activité n°1 : Les états de la matière (Rappels) - [Chap. Densité et masse volumique]

📄 Quelques documents ⚓

Complément : Document n°1 - Les trois états de la matière

La matière peut exister en général sous 3 états différents : solide, liquide et vapeur (ou gaz).
L'état sous lequel se trouve la matière dépend de deux paramètres : la température et la pression.
Ainsi, à la pression atmosphérique normale, l'eau est solide (glace) en dessous de 0°C, est liquide entre 0°C et 100°C et est de la vapeur d'eau au dessus de 100°C.
À 0°C l'eau change d'état et passe de l'état solide à l'état liquide (ou l'inverse).
À 100°C l'eau change à nouveau d'état et passe de l'état liquide à l'état gazeux (ou l'inverse).
Quand la matière passe d'un état à un autre on dit tout simplement qu'il y a changement d'état.

Complément : Document n°2 - Quelles sont les différences au niveau microscopique qui peuvent expliquer ces phénomènes ?

La matière est constituée de petites particules (atomes ou molécules^[*] selon la matière) : par exemple l'eau est constituée de molécules d'eau; le fer, lui est constitué d'atomes de fer.

On représente dans les animations ci-dessous ces particules par des ronds.

Remarque : dans le schéma du solide, les particules sont représentées immobiles; en fait elles bougent un peu - on dit qu'elles vibrent - et ce d'autant plus que la température du solide augmente (voir les schémas de l'effet joule)

✅ Quelques quiz ⚓

🛑 Avez-vous bien tout compris ?⚓

Question⚓

Q3. Quels sont les états de la matière ?

Solution ⚓

Q3. Les états de la matière sont l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux.

Question⚓

Q4. De quoi dépend l'état de la matière ?

Solution ⚓

Q4. L'état de la matière dépend de la température et de la pression.

Question⚓

Q6. De quoi est constituée la matière ?

Solution ⚓

Q6. La matière est constituée d'atomes, et de molécules.

Question⚓

Q7. Quelle est l'ordre de grandeur de la taille de ces particules ?

Solution ⚓

Q7. La taille de ces particules est de \(\mathrm{10^{-9}\: m=1\:nm}\).

Question⚓

Q8. Décrire au niveau microscopique le comportement des particules des différents état de la matière ? Compléter le schéma dans chaque cas.

Solution ⚓

Q8.

Question⚓

Q9. Pourquoi un solide possède-t-il une forme propre ?

Question⚓

Q10. Expliquer pourquoi un solide est-il incompressible ?

Question⚓

Q11. Expliquer pourquoi un liquide n'a pas de forme propre ?

Question⚓

Q12. Pourquoi un liquide est très peu compressible ?

Question⚓

Q13. Pourquoi un liquide peut-il s'évaporer ?

Question⚓

Q14. Pourquoi un gaz peut-il être comprimé ?

Question⚓

Q15. Un gaz possède-t-il un volume propre ?

Question⚓

Q16. Pourquoi un gaz peut-il se répandre dans une salle de classe ?

📌 Conclusion sur les états de la matière ⚓

Question⚓

Q18. Compléter les rectangles sur le schéma ci-contre en indiquant les 3 états de la matière, ainsi que les flèches indiquant le nom des changements d'états.

Solution ⚓

Q18.

Question⚓

Q19. Parmi ces changements d'états, quels sont ceux qui nécessite un apport d'énergie ? Quels sont ceux qui libère de l'énergie ?

Solution ⚓

Q19.

La fusion, la vaporisation et la sublimation nécessite un apport d'énergie, alors que la condensation, la liquéfaction et la solidification libèrent de l'énergie.

Question⚓

Q20. Que signifie les termes « agitation thermique » ? Expliquer le sens de la flèche dans le schéma précédent.

Solution ⚓

Q20.

L'agitation thermique correspond à l'agitation (petit mouvement) des particules de matière (atomes, molécules).

La flèche indique le sens d'augmentation de l'agitation qui correspond à l'augmentation de la température.

Plus la température de la matière est importante et plus l'agitation thermique est importante.

Question⚓

Q21. Que se passe-t-il lorsque la température vaut \(0\ \mathrm{K}\) (zéro absolu, \(-273,15\ \mathrm{^\circ C}\)) ?

Solution ⚓

Q21.

L'agitation thermique devient inexistante, et la matière est totalement figée.

Rappel :

Le zéro absolu est la température la plus basse qui puisse exister.

🔎 Les fluides compressibles et incompressibles ⚓

Question⚓

Q22. Donner une définition de compressibilité.

Solution ⚓

Q22.

C’est la capacité de pouvoir diminuer de volume sous l’effet d’une force.

Question⚓

Q23. Donner une utilité de la compressibilité des gaz dans la vie de tous les jours.

Solution ⚓

Q23.

Cela permet d’entreposer de grands volumes de gaz dans des espaces restreints. Par exemple, on peut entreposer l’air nécessaire à une plongée de plusieurs heures dans une petite bouteille que le plongeur pourra transporter.

Question⚓

Q24. Compléter le tableau synthèse ci-dessous.

La bouteille contient de l'air, et le bidon contient un jus de fruit.


Type de fluide
État du fluide
Espace disponible entre les particules selon le type de fluide
Effet d’une force sur les particules selon le type de fluide
Effet d’une force sur le volume selon le type de fluide

Solution ⚓

Q24.


Type de fluide	Fluide compressible	Fluide incompressible
État du fluide	Gazeux	Liquide
Espace disponible entre les particules selon le type de fluide	Relativement grand	Petit
Effet d’une force sur les particules selon le type de fluide	Les particules se rapprochent	Les particules ne peuvent pas se rapprocher
Effet d’une force sur le volume selon le type de fluide	Le volume diminue	Le volume ne change pas

🔖 Bilan à retenir (Conclusion)

Glossaire

Atomes ou molécules ?
Vous avez peut-être du mal à retenir ce qu'est un atome ou une molécule. Voici une petite analogie qui devrait permettre de ne plus confondre.
- Un atome c'est une lettre.
- Une molécule c'est un mot.
- Un mot est composé de lettres qui sont liées entre elles (du moins dans l'écriture courante); une molécule est composée d'atomes liés entre eux.
- L'alphabet est composé de 26 lettres ; l'alphabet de la matière est composé, lui, d'environ cent atomes.
- Avec 26 lettres on peut écrire un grand nombre de mots mais tous les mots n'existent pas ; avec cent atomes les combinaisons d'atomes pour former des molécules sont très grandes mais toutes n'existent pas.
- Un mot c'est une suite ordonnée de lettres; dans une molécule les atomes ne sont pas liés entre eux de n'importe quelle façon.