Les états de la matière
Sixième · Physique-Chimie · Matière, mouvement, énergie, information
Solide, liquide, gaz : les trois états
Tout ce qui nous entoure est fait de matière : l'eau, l'air, le bois, le verre… Cette matière peut exister sous trois états différents : l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Un même corps peut passer d'un état à l'autre : l'eau, par exemple, existe sous les trois états !
| État | Forme propre ? | Volume propre ? | Compressible ? |
|---|---|---|---|
| Solide | Oui | Oui | Non |
| Liquide | Non (prend la forme du récipient) | Oui | Non |
| Gaz | Non | Non (occupe tout l'espace) | Oui |
La surface libre d'un liquide
Quand un liquide est au repos (immobile), sa surface en contact avec l'air, appelée surface libre, est toujours plane et horizontale… même si on penche le récipient ! C'est d'ailleurs le principe du niveau à bulle des bricoleurs.
Les changements d'état de l'eau
En chauffant ou en refroidissant un corps, on peut le faire changer d'état. Ces transformations s'appellent des changements d'état. Chacune porte un nom précis qu'il faut connaître par cœur.
| Changement d'état | État de départ | État d'arrivée | Exemple du quotidien |
|---|---|---|---|
| Fusion | Solide | Liquide | Le glaçon fond dans le verre |
| Solidification | Liquide | Solide | L'eau gèle dans le bac à glaçons |
| Vaporisation | Liquide | Gaz | Le linge mouillé qui sèche |
| Liquéfaction | Gaz | Liquide | La buée sur le miroir de la salle de bain |
La masse se conserve
Lors d'un changement d'état, la matière ne disparaît pas et rien ne s'ajoute : la masse totale se conserve. En revanche, le volume peut changer : la glace occupe un peu plus de place que l'eau liquide (c'est pour ça qu'une bouteille pleine éclate au congélateur !).
Attention à ne pas confondre deux façons de se vaporiser : l'évaporation est lente, se fait à la surface du liquide et à n'importe quelle température (une flaque sèche même à 15 °C) ; l'ébullition est rapide, avec de grosses bulles dans tout le liquide, et se produit à 100 °C pour l'eau pure.
Exercices corrigés
Quel état de la matière possède une forme propre ?
- A.L'état liquide
- B.L'état solideBonne réponse
- C.L'état gazeux
- D.Aucun des trois
Réponse : B — L'état solide
Seul un solide garde sa forme quel que soit le récipient : c'est ce qu'on appelle avoir une forme propre. Un liquide prend la forme du récipient et un gaz occupe tout l'espace disponible.
À quelle température l'eau pure se solidifie-t-elle (gèle-t-elle) ?
- A.À 100 °C
- B.À -10 °C
- C.À 10 °C
- D.À 0 °CBonne réponse
Réponse : D — À 0 °C
L'eau pure gèle à 0 °C : c'est la température de solidification (et aussi celle de la fusion de la glace). 100 °C, c'est la température d'ébullition de l'eau pure.
Pendant que de la glace pure fond, que fait la température du mélange eau + glace ?
- A.Elle augmente régulièrement
- B.Elle diminue lentement
- C.Elle reste constante à 0 °CBonne réponse
- D.Elle monte jusqu'à 100 °C
Réponse : C — Elle reste constante à 0 °C
Pendant un changement d'état d'un corps pur, la température ne varie pas : c'est le palier de température. Tant qu'il reste de la glace à fondre, le mélange eau + glace reste à 0 °C.
On bouche la sortie d'une seringue et on pousse sur le piston. Que se passe-t-il si la seringue contient de l'air ? Et de l'eau ?
- A.Impossible de pousser dans les deux cas
- B.Le piston s'enfonce facilement dans les deux cas
- C.Avec l'eau le piston s'enfonce, avec l'air il est bloqué
- D.Avec l'air le piston s'enfonce, avec l'eau il est bloquéBonne réponse
Réponse : D — Avec l'air le piston s'enfonce, avec l'eau il est bloqué
Un gaz est compressible : on peut réduire son volume, donc le piston s'enfonce avec de l'air. Un liquide, lui, est incompressible : avec de l'eau, le piston reste bloqué. C'est une propriété qui distingue bien les gaz des liquides.
De l'eau pure bout dans une casserole, le thermomètre indique 100 °C. On augmente la puissance du feu au maximum. Qu'indique alors le thermomètre ?
- A.Environ 120 °C
- B.Environ 150 °C
- C.Toujours 100 °CBonne réponse
- D.Environ 110 °C
Réponse : C — Toujours 100 °C
C'est le piège classique ! Pendant l'ébullition, la température de l'eau pure reste bloquée à 100 °C : c'est un palier de température. Augmenter le feu ne rend pas l'eau plus chaude, cela fait juste bouillir l'eau plus vite (elle se vaporise plus rapidement). Inutile donc de mettre le feu à fond pour cuire des pâtes !
On penche doucement une bouteille à moitié remplie d'eau. Comment est la surface libre de l'eau une fois le liquide au repos ?
- A.Penchée, comme la bouteille
- B.Verticale
- C.Plane et horizontaleBonne réponse
- D.Arrondie comme une bulle
Réponse : C — Plane et horizontale
La surface libre d'un liquide au repos est toujours plane et horizontale, même si on penche le récipient. C'est le principe du niveau à bulle : la surface du liquide reste horizontale, pas le récipient !
Comment s'appelle le passage de l'état solide à l'état liquide ?
- A.La fusionBonne réponse
- B.La solidification
- C.La liquéfaction
- D.La vaporisation
Réponse : A — La fusion
Le passage solide → liquide s'appelle la fusion (comme un glaçon qui fond). Attention au piège : « liquéfaction » désigne le passage du gaz au liquide, pas du solide au liquide !
La vapeur d'eau est-elle visible ?
- A.Oui, c'est le nuage blanc au-dessus des casseroles
- B.Non, c'est un gaz invisibleBonne réponse
- C.Oui, mais seulement quand il fait froid
- D.Non, sauf quand l'eau bout
Réponse : B — Non, c'est un gaz invisible
La vapeur d'eau est un gaz invisible, comme l'air. Le fameux « nuage blanc » au-dessus d'une casserole n'est pas de la vapeur : ce sont de fines gouttelettes d'eau liquide, formées quand la vapeur se refroidit au contact de l'air.
De la buée se forme sur une vitre froide. De quel changement d'état s'agit-il ?
- A.Une liquéfactionBonne réponse
- B.Une vaporisation
- C.Une fusion
- D.Une solidification
Réponse : A — Une liquéfaction
La vapeur d'eau (gaz) contenue dans l'air se transforme en gouttelettes d'eau liquide au contact de la vitre froide : c'est le passage gaz → liquide, donc une liquéfaction (on dit aussi condensation).
On laisse fondre 100 g de glace dans un récipient fermé. Quelle est la masse d'eau liquide obtenue ?
- A.Un peu moins de 100 g
- B.Un peu plus de 100 g
- C.Cela dépend de la température
- D.Exactement 100 gBonne réponse
Réponse : D — Exactement 100 g
Lors d'un changement d'état, la masse se conserve : rien ne disparaît, rien ne s'ajoute. 100 g de glace donnent donc exactement 100 g d'eau liquide. C'est le volume qui change, pas la masse !
Après une douche chaude, le miroir de la salle de bain est couvert de buée. D'où vient cette eau ?
- A.De la vapeur d'eau de l'air qui s'est liquéfiée sur le miroir froidBonne réponse
- B.Du miroir qui « transpire » de l'eau
- C.De l'eau liquide projetée par la douche sur le miroir
- D.De la glace fondue présente dans le miroir
Réponse : A — De la vapeur d'eau de l'air qui s'est liquéfiée sur le miroir froid
La douche chaude remplit l'air de vapeur d'eau (invisible). Au contact du miroir plus froid, cette vapeur se liquéfie en fines gouttelettes : c'est la buée. Le miroir ne produit pas d'eau, il sert juste de surface froide.
Du linge mouillé sèche sur un fil alors qu'il fait seulement 15 °C. Comment est-ce possible ?
- A.L'eau s'infiltre dans le tissu et disparaît
- B.L'eau s'évapore : la vaporisation par évaporation se produit à toute températureBonne réponse
- C.L'eau bout à 15 °C quand elle est en fine couche
- D.C'est impossible, le linge ne peut pas sécher en dessous de 100 °C
Réponse : B — L'eau s'évapore : la vaporisation par évaporation se produit à toute température
Il ne faut pas confondre ébullition et évaporation. L'ébullition de l'eau pure se produit à 100 °C, mais l'évaporation est une vaporisation lente, en surface, qui a lieu à n'importe quelle température. C'est elle qui sèche le linge (et les flaques).
S'entraîner sur ce chapitre
Ce chapitre compte 28 exercices corrigés dans l'application, avec le suivi de ta progression.
Commencer les exercices