Exercice 1 — Les trois états de la matière
1. Les trois états de la matière :
- L'état solide
- L'état liquide
- L'état gazeux
2. Propriété propre et exemple pour chaque état :- Solide : propriété → il possède une forme propre et un volume fixe (il ne prend pas la forme du récipient). Exemple : un glaçon, une pierre, du bois.
- Liquide : propriété → il a un volume fixe mais pas de forme propre (il prend la forme du récipient). Exemple : l'eau, le lait, l'huile.
- Gaz : propriété → il n'a ni forme propre ni volume propre ; il est compressible et occupe tout le volume disponible. Exemple : l'air, la vapeur d'eau, le dioxygène.
Exercice 2 — Classer des substances
Classement des substances à température ambiante (≈ 20 °C) :
| Solide | Liquide | Gaz |
|---|
Fer
Béton
Bois | Jus d'orange
Mercure
Huile d'olive | Dioxygène
Diazote |
Justifications :- Le fer, le béton et le bois sont des solides : ils ont une forme propre et un volume fixe à 20 °C.
- Le jus d'orange et l'huile d'olive sont des liquides : ils prennent la forme de leur récipient et ont un volume fixe.
- Le mercure est un métal, mais il est à l'état liquide à température ambiante (point de fusion : −39 °C).
- Le dioxygène (O₂) et le diazote (N₂) sont des gaz à 20 °C : ils constituent les principaux composants de l'air.
Exercice 3 — Les changements d'état
Nom du changement d'état pour chaque situation :
- a) Un glaçon fond dans un verre. → Fusion (passage de l'état solide à l'état liquide, sous l'effet de la chaleur).
- b) L'eau d'une mare s'évapore au soleil. → Vaporisation (ou évaporation) (passage de l'état liquide à l'état gazeux).
- c) La rosée se forme sur l'herbe : la vapeur d'eau se transforme en gouttelettes. → Liquéfaction (ou condensation) (passage de l'état gazeux à l'état liquide, par refroidissement).
- d) L'eau d'un lac gèle en hiver. → Solidification (passage de l'état liquide à l'état solide, par refroidissement).
- e) La cire d'une bougie chauffée devient liquide. → Fusion (passage de l'état solide à l'état liquide).
- f) La neige disparaît sans laisser de trace d'eau (à haute altitude, par temps froid et sec). → Sublimation (passage direct de l'état solide à l'état gazeux, sans passer par l'état liquide).
Exercice 4 — Lecture d'une courbe de température
a) État de la matière entre les minutes 0 et 3 :
La température monte de −15 °C à 0 °C. La substance est à l'état solide (glace). Elle se réchauffe mais ne change pas encore d'état.
b) Ce qui se passe entre les minutes 3 et 9 (palier à 0 °C) :
La glace fond : il s'agit de la fusion (passage de l'état solide à l'état liquide). La température ne monte pas car toute l'énergie apportée par la chaleur est utilisée pour réaliser le changement d'état (rompre les liaisons entre les molécules), et non pour élever la température. C'est ce qu'on appelle un palier de température, caractéristique de tout changement d'état.
c) État de la matière entre les minutes 9 et 29 :
La température monte de 0 °C à 100 °C. La substance est à l'état liquide (eau liquide).
d) Changement d'état à partir de la minute 29 (palier à 100 °C) :
L'eau se transforme en vapeur d'eau : il s'agit de la vaporisation (ébullition). La température reste constante à 100 °C pendant tout le changement d'état.
e) Températures importantes de l'eau :
- Température de fusion de la glace : 0 °C
- Température d'ébullition de l'eau : 100 °C (à pression atmosphérique normale)
f) Changement d'état lors du refroidissement de la vapeur d'eau :Si on refroidit la vapeur d'eau, elle se transforme en eau liquide. Ce changement d'état s'appelle la
liquéfaction (ou condensation). C'est le phénomène inverse de la vaporisation.