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Qu’appelle t-on matière ?

 

Tout ce qui possède une masse.

 

Quels sont les différents états de la matière ?

Solide

Liquide (fluide)

Gazeux (fluide)

 

Remarque : un quatrième état « le plasma » correspond à un milieu gazeux ionisé.

 

Quelles sont les propriétés de ces différents états ?

 

Solide : il peut être saisi, sa forme est figée et il est incompressible (sauf lorsqu’il est soumis à des contraintes extérieures )

 

Liquide : il ne peut être saisi, il s’adapte au récipient qui le contient et est incompressible

 

Gazeux : il ne peut être saisi, il occupe tout l’espace disponible (expansible)

 

 

Remarques : les solides dits « pulvérulents » tels que la farine, le sel fin, le sable fin… s’adaptent (plus ou moins) au récipient qui les contient.

 

Et d’un point de vue atomique ?

	Les solides : leurs particules (atomes ou molécules) sont liées, ordonnées et très peu agitées.		Les liquides : leurs particules (atomes ou molécules) sont  peu liées, désordonnées et agitées.		Les gaz  : leurs particules (atomes ou molécules) ne sont pas liées, sont désordonnées et très agitées.

 

Solide, liquide ou gazeux ?

L’état de la matière dépend de deux paramètres : la pression et la température.

 

Exemples :

 

Par élévation de la température, la glace (solide)  fond et se transforme en eau à l’état liquide.

 

Par compression  de l’air (gaz), de l’air liquide est obtenu (principe utilisé pour remplir les bouteilles).

 

Par élévation de la température d’une bouteille de gaz, l’agitation des particules augmente et entraîne une augmentation de la pression interne ( les particules frappent de plus en plus fort contre les parois) qui peut aller jusqu’à l’explosion

 

Rappels :

 

	la pression est le rapport d’une force (Newton) par unité de surface (m2)
	le produit Pression x Volume est constant (à température constante) (loi de Mariotte)

 

 

 

Evolution du volume en fonction de la pression pour différentes températures  

Volume

Pression

T4=2.T3=5.T2=10.T1

 

 

 

 

Généralisation : tout changement d’état de la matière est lié à un transfert d’énergie.

 

 

 

Liquide

Solide

Gaz

Vaporisation

Fusion

Sublimation

Condensation solide

Condensation Liquide (liquéfaction)

Solidification

 

 gain en énergie

 

 perte en énergie

 

 

Quelles sont les propriétés des différents changements d’états de la matière ?

Conservation de la masse

 

Modification du volume : en général le solide possède le plus petit volume mais la glace fait exception et occupe un volume augmenté de 9% par rapport à l’eau liquide (raison pour laquelle une bouteille complètement remplie d’eau explose lorsqu’elle est gelée) . Quant au gaz il occupe tout l’espace qui lui est réservé.

 

Remarque : l’iceberg a donc un volume plus important que sa quantité d’eau initiale et une masse identique. Ce qui signifie que sa masse volumique a diminué (0,98) et devient inférieure à celle de l’eau salée (1,024).

Conclusion : l’iceberg flotte.

 

Quelques exemples !

	La fusion s’observe en chauffant du chocolat, en laissant fondre un glaçon…
	La vaporisation de l’eau s’observe lors de l’ébullition mais existe aussi à température ambiante sous la forme d’évaporation qui, elle, dépend des paramètres suivants : surface en contact avec l’air, température, agitation de l’air, degré d’hygrométrie et pression atmosphérique
	La liquéfaction (ou condensation liquide) de l’eau s’observe par la buée qui apparaît lorsque de la vapeur d’eau (invisible) entre en contact avec une vitre à température moindre
	La solidification de la cire apparaît lorsque celle-ci n’est plus au contact de la flamme
	La condensation solide du dioxyde de carbone en neige carbonique

 

 

 

Substances	Température de fusion (°C)	Température d’ébullition (°C)
Azote	-209.9	-196
Alcool	-114	78
Mercure	-39	357
Eau	0	100
Eau de mer	-3	105
Plomb	327	1620
Or	1063	2660
Fer	1500	3000
Verre	800 à 1200
Etain	232
Cire	60
Beurre	25

Température

Temps

100°C

0°C

Solide

Solide + Liquide

Liquide

Liquide + Gaz

Les deux courbes nous montrent que lors des changements d’états, la température de l’eau reste constante : propriété exclusive des corps purs.

Température

Temps

25°C

0°C

Solide

Liquide

Liquide + Solide

On remarque que le palier de T° n’existe pas.

Température

Temps

25°C

0°C

Solide

Liquide

Liquide + Solide

Eau « pure »

Tube à essai

Thermomètre milieu réfrigérant

Thermomètre eau

Récipient transparent

Milieu réfrigérant 1/3 gros sel 2/ 3 glace pilée