La matière et ses trois états : solide (forme et volume propres), liquide (volume propre, surface libre horizontale), gaz (occupe tout l’espace, se comprime) ; comparer les trois états ; l’eau dans la nature (glace, eau liquide, vapeur invisible, nuages et brouillard) ; matériaux naturels et fabriqués
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés pour raisonner sur les états : identifier trois échantillons mystères, lire un texte sur le voyage de l’eau, comprimer l’air d’une pompe à vélo, comparer un gaz et un liquide enfermés, puis classer les matériaux des objets d’une maison.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis l’énoncé : quel échantillon ? dans quel récipient (ouvert, fermé, seringue bouchée) ?
Je repère ce qui change : la forme, le volume, ou rien.
Je classe : solide, liquide ou gaz ; pour l’eau, glace, eau liquide (même en gouttelettes) ou vapeur ; pour un matériau, naturel ou fabriqué.
Je calcule si besoin un volume (différence, partage), avec l’unité (mL, L).
Je réponds par une phrase qui cite la propriété utilisée.
Problème 1 · Trois échantillons mystères★★★Facile
Un technicien observe trois échantillons inconnus, X, Y et Z.
1. X, sorti d’une boîte cubique et posé sur la table, garde la forme d’un cube. État de X :
X garde sa forme hors de la boîte : il a une forme propre, c’est un solide.
2. Y, versé dans un verre conique puis dans une bouteille plate, prend chaque fois la forme du récipient, et son volume reste 250 mL. État de Y :
Y change de forme mais garde son volume : c’est un liquide.
3. Z, enfermé dans une seringue bouchée, voit son volume diminuer de moitié quand on pousse le piston. État de Z :
Seul un gaz se comprime nettement : Z est un gaz.
4. Z occupait 60 mL au départ. Après la poussée, il occupe mL.
Le volume a diminué de moitié : mL.
5. Lequel des trois échantillons occuperait entièrement un grand récipient fermé, quelle que soit sa taille ?
Seul Z, le gaz, n’a pas de volume propre : il se répartit dans tout l’espace offert.
Problème 2 · Le voyage de l’eau★★★Facile
Lis ce texte : « Chauffée par le Soleil, l’eau de la mer se transforme peu à peu en vapeur d’eau, que personne ne voit. En s’élevant, l’air se refroidit : la vapeur forme de minuscules gouttelettes, qui font les nuages. Les gouttelettes grossissent et tombent en pluie ; quand il fait très froid, ce sont de minuscules cristaux qui tombent en flocons de neige. »
1. État de l’eau de la mer :
L’eau de mer est de l’eau liquide.
2. État de la vapeur d’eau :
La vapeur d’eau est l’eau à l’état gazeux ; le texte rappelle qu’elle est invisible.
3. État de l’eau des gouttelettes qui font les nuages :
Les gouttelettes des nuages sont de l’eau liquide, pas de la vapeur.
4. État de l’eau des flocons de neige :
Les flocons de neige sont faits de cristaux de glace : eau à l’état solide.
5. Combien d’états différents de l’eau ce texte cite-t-il ?
Liquide (mer, gouttelettes, pluie), gazeux (vapeur) et solide (neige) : 3 états, pour une même substance.
Problème 3 · La pompe à vélo bouchée★★★Moyen
On bouche l’embout d’une pompe à vélo qui contient 400 mL d’air, puis on pousse le piston jusqu’à ce que l’air n’occupe plus que 100 mL.
1. De combien de millilitres le volume d’air a-t-il diminué ? mL
mL.
2. Le volume de l’air a été divisé par .
: le volume a été divisé par 4.
3. Quelle propriété des gaz cette expérience montre-t-elle ? Un gaz se .
Un gaz se comprime : on peut réduire nettement son volume.
4. Pendant la poussée, la masse d’air contenue dans la pompe bouchée a-t-elle augmenté, diminué, ou est-elle restée la même ? Elle est .
L’embout est bouché : aucun air n’est sorti ni entré. La masse est restée la même ; seul le volume a diminué.
Problème 4 · Un gaz et un liquide enfermés★★★Moyen
On fait passer 2 L de dioxygène, pris dans un flacon fermé, dans un ballon de verre fermé et vide de 5 L ; on verse 2 L d’eau dans un bidon fermé de 5 L.
1. Quel volume le dioxygène occupe-t-il dans le ballon ? L
Un gaz occupe tout le volume offert : le dioxygène occupe les 5 L du ballon.
2. Quel volume l’eau occupe-t-elle dans le bidon ? L
Un liquide garde son volume propre : l’eau occupe 2 L.
3. Dans le bidon, quel volume l’air occupe-t-il au-dessus de l’eau ? L
L’air remplit le reste du bidon : L.
4. On verse cette eau dans un bidon de 10 L. Quel volume y occupe-t-elle ? L
Le volume d’un liquide ne dépend pas du récipient : toujours 2 L.
Problème 5 · Les objets de la maison★★★Difficile
Voici sept objets : une écharpe en laine, une planche en pin, une serviette en coton, une statue en pierre, un vase en verre, un cahier en papier, un seau en plastique.
1. Combien de ces objets sont faits d’un matériau naturel ?
Laine, pin (bois), coton, pierre sont pris dans la nature : 4 objets. Verre, papier et plastique sont fabriqués.
2. Parmi les objets en matériau naturel, combien sont d’origine végétale ?
Le bois du pin et le coton viennent de plantes : 2. La laine est animale, la pierre minérale.
3. Quel objet est fait d’un matériau d’origine animale ?
La laine vient des poils du mouton : c’est l’écharpe.
4. Quel objet fabriqué vient, comme la planche, d’un arbre ?
Le papier est fabriqué à partir de fibres de bois : c’est le cahier.
5. Quel objet est fabriqué à partir de sable ?
Le verre est obtenu en chauffant du sable avec d’autres produits : c’est le vase.
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