Karamö, le prof virtuelLeçon 2 sur 18
Les états de la matière
Je sais reconnaître l'état solide, liquide ou gazeux d'une matière grâce à sa forme, son volume et sa surface libre.
- 40 min
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Nommer les trois états physiques de la matière
- Décrire les propriétés de chaque état (forme, volume, compressibilité)
- Savoir que la surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale
- Classer des matières courantes selon leur état
Avant de commencer : La leçon « La matière » : toute matière occupe un volume et possède une masse.
1Je découvre
Pendant la saison sèche, à Labé, Kadiatou prépare du jus de bissap pour la fête de son petit frère. Elle verse le jus de la marmite dans des bouteilles de formes différentes : dans chacune, le jus prend la forme de la bouteille. Elle met ensuite quelques bouteilles au congélateur de sa tante : le lendemain, le jus est devenu un bloc dur de glace.
Pendant ce temps, l'odeur du bissap chaud s'est répandue dans toute la maison, jusque dans la cour. Même le voisin, Alpha, demande : « Qu'est-ce qui sent si bon ? »
Kadiatou se pose des questions : le jus liquide coule et change de forme, la glace garde sa forme, et l'odeur, invisible, voyage partout.
Sous quelles formes différentes la matière peut-elle se présenter, et comment reconnaître chacune d'elles ?
2Je comprends
1. Les trois états de la matière
Dans la vie courante, la matière se présente sous trois états physiques :
- l'état solide : une pierre, un morceau de bois, un clou, la glace ;
- l'état liquide : l'eau, l'huile, le lait, le jus de bissap ;
- l'état gazeux : l'air, la vapeur d'eau, le gaz butane d'une bouteille de cuisine.
Une même substance peut exister dans les trois états. L'eau en est le meilleur exemple : glace (solide), eau (liquide), vapeur d'eau (gaz, invisible).
2. L'état solide
Un solide possède :
- une forme propre : il garde sa forme, quel que soit le récipient où on le met. Un caillou posé dans un bol reste un caillou de même forme ;
- un volume propre : son volume ne change pas quand on le déplace ;
- on ne peut presque pas le comprimer (le serrer pour diminuer son volume).
On peut saisir un solide avec les doigts.
Attention : le sable, le sucre en poudre, le riz ou la farine semblent « couler » comme un liquide. Mais chaque grain est un petit solide qui garde sa forme. Ce sont des solides en poudre ou en grains (on dit aussi solides divisés). On peut former un tas de sable, alors qu'on ne peut pas former un tas d'eau.
3. L'état liquide
Un liquide possède :
- pas de forme propre : il prend la forme du récipient qui le contient ;
- un volume propre : 1 L d'eau reste 1 L, que tu le verses dans une bouteille ou dans une bassine ;
- il coule : on ne peut pas le saisir avec les doigts ;
- il est presque incompressible.
Au repos, la surface d'un liquide qui est en contact avec l'air s'appelle la surface libre. La surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale. Même si tu penches la bouteille, la surface du jus reste horizontale. Les maçons utilisent cette propriété avec le niveau à bulle ou un tuyau transparent rempli d'eau pour vérifier qu'un mur ou un sol est bien horizontal.
4. L'état gazeux
Un gaz possède :
- pas de forme propre : il prend la forme du récipient ;
- pas de volume propre : il occupe tout le volume qui lui est offert. L'odeur du bissap s'est répandue dans toute la maison, car les gaz se répandent partout ;
- il est compressible : on peut le serrer dans un petit volume. Quand tu bouches le bout d'une pompe à vélo avec ton doigt et que tu pousses le piston, l'air se comprime ; si tu lâches, le piston remonte : l'air est aussi expansible (il reprend de la place) ;
- il est souvent invisible (air, vapeur d'eau).
La fumée et le « nuage blanc » au-dessus de la marmite ne sont pas des gaz purs : ce sont de minuscules gouttes d'eau liquide ou de petites particules solides en suspension dans l'air. La vraie vapeur d'eau, elle, est invisible.
5. Tableau récapitulatif
| Propriété | Solide | Liquide | Gaz |
|---|---|---|---|
| Forme propre | oui | non (forme du récipient) | non (forme du récipient) |
| Volume propre | oui | oui | non (occupe tout l'espace) |
| Compressible | presque pas | presque pas | oui |
| Se saisit avec les doigts | oui | non, il coule | non |
| Exemple | glace, pierre | eau, huile | air, vapeur d'eau |
Méthode
Pour trouver l'état physique d'une matière :
- Je regarde si elle garde sa forme quand je la change de récipient. Si oui : c'est un solide (même en grains).
- Si elle prend la forme du récipient, je regarde son volume : s'il reste le même, c'est un liquide.
- Si elle occupe tout l'espace disponible et se laisse comprimer, c'est un gaz.
Exemple
Situation : Ibrahima verse 1 L d'huile d'arachide d'un bidon dans une bouteille de 1,5 L.
Question : quelle forme et quel volume a l'huile dans la bouteille ? Quel est son état ?
Réponse pas à pas :
- L'huile prend la forme du bas de la bouteille : elle n'a pas de forme propre.
- Elle occupe toujours 1 L : elle ne remplit pas toute la bouteille, elle a un volume propre.
- Sa surface libre est plane et horizontale.
- Conclusion : l'huile est un liquide.
Exemple
Situation : on gonfle un pneu de vélo avec une pompe. On fait entrer beaucoup d'air dans le pneu, qui ne grossit presque plus.
Question : quelle propriété de l'état gazeux cette situation montre-t-elle ?
Réponse pas à pas :
- On ajoute de l'air, mais le volume du pneu ne change presque pas.
- L'air ajouté a donc été « serré » dans le même volume.
- Conclusion : un gaz est compressible, contrairement à un liquide ou un solide.
Exemple
Situation : Aïssatou dit : « Le riz est liquide, car il coule quand je le verse dans le sac. »
Question : a-t-elle raison ?
Réponse : non. Chaque grain de riz garde sa forme et on peut le prendre entre les doigts. Le riz est un solide en grains. On peut d'ailleurs faire un tas de riz, ce qui est impossible avec un liquide.
3Je retiens
Je retiens
La matière existe sous trois états physiques : solide, liquide, gazeux.
Solide : forme propre et volume propre ; il se saisit avec les doigts.
Liquide : pas de forme propre, mais un volume propre ; il coule.
Gaz : ni forme propre ni volume propre ; il occupe tout l'espace et il est compressible.
La surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale.
Le sable, le riz, le sucre en poudre sont des solides en grains, pas des liquides.
4Erreurs fréquentes
- Dire que le sable ou la farine sont des liquides parce qu'ils « coulent » : chaque grain est un solide.
- Croire qu'une surface libre penche quand on penche le récipient : au repos, elle reste toujours horizontale.
- Appeler « vapeur » le nuage blanc au-dessus de la marmite : ce sont de fines gouttelettes d'eau liquide ; la vapeur d'eau est invisible.
- Penser qu'un gaz a un volume fixe : un gaz occupe tout le volume du récipient où on le met.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Classe dans un tableau à trois colonnes (solide, liquide, gaz) : le lait, le sel, le gaz butane, le fer, l'huile, l'air, le beurre de karité (à température ordinaire), la vapeur d'eau, le pétrole lampant.
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| Solide | Liquide | Gaz |
|---|---|---|
| sel, fer, beurre de karité | lait, huile, pétrole lampant | gaz butane, air, vapeur d'eau |
2Exercice 2
Réponds par vrai ou faux et corrige les phrases fausses.
a) Un liquide a une forme propre.
b) Un gaz occupe tout le volume qui lui est offert.
c) La farine de manioc est un liquide.
d) La surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale.
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a) Faux : un liquide n'a pas de forme propre, il prend la forme du récipient.
b) Vrai.
c) Faux : la farine est un solide en poudre ; chaque grain garde sa forme.
d) Vrai.
3Exercice 3
Fanta verse 500 mL d'eau d'une bouteille dans une bassine. Puis elle transvase cette eau dans une casserole.
a) Le volume de l'eau a-t-il changé ? Justifie.
b) La forme de l'eau a-t-elle changé ? Justifie.
c) Dessine la casserole contenant l'eau posée sur une table penchée et représente la surface libre de l'eau.
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a) Non, le volume reste 500 mL : un liquide a un volume propre.
b) Oui : l'eau prend la forme de chaque récipient, car un liquide n'a pas de forme propre.
c) Sur le dessin, la casserole est penchée avec la table, mais la surface de l'eau reste un trait horizontal (parallèle au sol de la pièce), pas parallèle au fond de la casserole.
4Exercice 4
Mamadou bouche avec son doigt l'embout d'une pompe à vélo, puis pousse le piston.
a) Peut-il enfoncer un peu le piston ? Pourquoi ?
b) Il recommence avec la pompe remplie d'eau. Que constate-t-il ? Pourquoi ?
c) Quelle propriété distingue ici le gaz du liquide ?
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a) Oui : l'air contenu dans la pompe est un gaz, il est compressible. On peut diminuer son volume en poussant.
b) Avec de l'eau, le piston ne s'enfonce presque pas : un liquide est presque incompressible.
c) La compressibilité : un gaz est compressible, un liquide ne l'est presque pas.
5Exercice 5
Un maçon de Kindia veut vérifier que les deux extrémités d'une dalle sont à la même hauteur. Il utilise un long tuyau transparent rempli d'eau, dont il tient un bout à chaque extrémité de la dalle.
Explique, en utilisant une propriété des liquides, comment ce tuyau l'aide.
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L'eau du tuyau est un liquide au repos : ses surfaces libres, aux deux bouts du tuyau, se placent à la même hauteur, sur une même ligne horizontale. Le maçon compare la hauteur de l'eau avec chaque extrémité de la dalle : si l'eau arrive au même repère des deux côtés, la dalle est horizontale.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
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