5e
Physique-chimie
Aurore FLICK
CHAPITRE 3 :
LES CHANGEMENTS D'ETAT DE LA MATIERE
Contextualisation
Quelques définitions
Les changements d'état de la matière
Les températures de changement d'état
Les changements d’état au niveau microscopique
Démarche d'investigation
Évaluation
contextualisation
Que se passe-t-il quand je mets de l'eau au congélateur ? Que se passe-t-il quand je fais bouillir de l'eau ?
PROBLÉMATIQUE DU CHAPITRE
Quels sont les caractéristiques des changements d'état de la matière ?
Quelques définitions
Qu’est-ce qu’une espèce chimique ?
Qu’est-ce qu’un corps pur ?
Qu’est-ce qu’un mélange ?
Une espèce chimique correspond à un ensemble d'entités chimiques représentées par la même formule. Il peut s'agir d'un atome ou d'une molécule.
Un corps pur est une substance (solide, liquide ou gazeuse) ne comportant qu'une seule espèce chimique : soit une seule sorte d'atome, soit une seule sorte de molécule.
Un mélange est une substance (solide, liquide ou gazeuse) constituée de plusieurs espèces chimiques.
Quelques définitions
Exercice
Classe les substances suivantes comme étant des mélanges ou des corps purs : eau potable, jus d’orange, air atmosphérique, or pur, eau salée, soupe de légumes, dioxyde de carbone, sucre.
Eau potableOr pur CO2 Sucre
Jus d'orangeAir atmosphérique Eau salé Soupe de légumes
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Problématique
Comment identifier les différents changements d'état de la matière ?
Activité documentaire
Activité : les ch. d'état de l'eau
1. Quels sont les trois états physiques de l’eau ? Cite un exemple d’eau solide et d’eau liquide. 2. L’eau à l’état gazeux est-elle visible ? Comment l’appelle-t-on ? 3. Repère les noms des quatre changements d’état et associe-les aux lettres (Fig. 2).
Solide, liquide, gazeux. Exemple d’eau solide : la neige ;
exemple d’eau liquide : l’océan.
L’eau à l’état gazeux est non visible et est appelée
vapeur d’eau.
a : évaporation – b : liquéfaction – c : solidification –
d : fusion
Activité : les ch. d'état de l'eau
4. Explique pourquoi le Soleil est indispensable au cycle de l’eau. 5. Pourquoi le parcours de l’eau sur Terre est-il appelé cycle ?
6. Penses-tu que l’activité humaine a une influence
sur le cycle de l’eau ?
Le Soleil fournit l’énergie thermique nécessaire à l’évaporation de l’eau liquide.
Le parcours de l’eau est appelé cycle car l’eau revient
à son état d’origine après plusieurs transformations.
- La déforestation, l’urbanisation, etc. peuvent entraîner
une diminution de l’évapotranspiration, etc. ; - Les pratiques agricoles (irrigation), l’industrialisation, etc.
peuvent entraîner l’épuisement des nappes phréatiques
et donc des ressources en eau potable, etc.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la fusion ?
Que représente la solidification ? Dessine les changements d’état solide-liquide.
La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide.
La solidification est le passage de l'état liquide à l'état solide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la vaporisation ?
Que représente la liquéfaction ?
Dessine les changements d’état liquide-gazeux.
La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux.
La liquéfaction (ou condensation liquide) est le passage de l'état gazeux à l'état liquide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la sublimation ?
Que représente la condensation solide ?
Dessine les changements d’état solide-gazeux.
La sublimation est le passage de l'état solide à l'état gazeux.
La condensation solide est le passage de l'état gazeux à l'état solide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Exercice
Nomme les changements d’état correspondant aux situations suivantes :
a) Au printemps, la neige « disparaît ».
b) En hiver, les flaques d’eau gèlent.
c) En été, le niveau d’un étang baisse.
d) En hiver, du brouillard se forme devant ta bouche.
La fusion
La solidification
La vaporisation
La liquéfaction
Les temp. de changement d'état
Problématique
A quelle température se produisent les différents changements d'état de la matière ?
Expérience
Ex. ébullition de l'eau pure
1) À quelle température l’ébullition commence-t-elle ?
2) La température change-t-elle pendant l’ébullition ?
3) Trace le graphique représentant l’évolution de la température de l’eau en fonction du temps.
L'ébullition commence à 100°C.
La température reste constante au cours de l'ébullition.
Ex. ébullition de l'eau pure
4) Pourquoi dit-on que la courbe obtenue présente un palier de température ? 5) Pourquoi est-il inutile de continuer à chauffer fortement quand l’ébullition est atteinte ?
A partir de 100°C, la température n'évolue plus : on dit que la partie horizontale est un palier de température.
La température reste constante au cours d'un changement d'état : chauffer davantage ne permettrait pas d'élévation supplémentaire de température et occasionnerait un gaspillage énergétique.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Les températures de changement d’état des corps purs se produisent-elles à température fixe ou variable ?
Les températures de changement d’état des mélanges se produisent-elles à température fixe ou variable ? A quelle température se produisent la fusion et la solidification ?
A quelle température se produisent la vaporisation et la liquéfaction ?
A une température fixe
A une température variable
0°C
100°C
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine un schéma représentant les changements d’état de l’eau en fonction de la température.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Lors d’un changement d’état des corps purs, la température est-elle constante ou variable ? Lors d’un changement d’état des mélanges, la température est-elle constante ou variable ? Comment repère-t-on le changement d’état d’un corps pur dans un graphique représentant l’évolution de la température en fonction du temps ?
La température est constante.
La température est variable.
Grâce au palier de température.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine le graphique représentant l’évolution de la température de l’eau en fonction du temps.
Les temp. de changement d'état
Exercice
Temps (min)
Température (°C)
Solide
Liquide
Solide + liquide
1) Nabil a oublié d’indiquer les grandeurs et unités sur chaque axe. Qu’aurait-il dû écrire ? 2) Quels sont les états physiques de l’eau dans les parties 1, 2 et 3 ?
Les temp. de changement d'état
Exercice
3) À quelle température se produit le changement d’état ? Justifie ta réponse. 4) Combien de temps dure ce changement d’état ? Explique cette valeur.
Temps (min)
Température (°C)
Solide
Liquide
Solide + liquide
On repère le changement d'état au niveau du palier de température. Le changement d'état se produit à 0°C.
La durée du palier de température est de 3 minutes. Le changement d'état dure donc 3 minutes.
Activité : Solid. de l’eau salée
Peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
Chaque élève devra rendre une copie. Il comprendra :
- Les noms et prénoms des élèves du groupe (le votre souligné)
- Une introduction qui expliquera le but de l'activité
- Une hypothèse : Selon-vous, peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
- Répondre aux questions de l'activité
- Une conclusion (répondre à la question) : Selon-vous, peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
Solidification de l'eau salée
1) Le salage des routes en hiver est-il sans conséquences sur l’environnement ? Justifie ta réponse. 2) Quel est l’état physique de l’eau salée à 0 °C ?
3) À quelle température l’eau salée commence-t-elle à se solidifier ? 4) L’eau salée est-elle un corps pur ou un mélange ?
Le salage n'est pas sans conséquence car le sel pollue les eaux de ruissellement et donc les sols et les nappes phréatiques.
L'eau salée est liquide à 0°C.
L'eau salée commence à se solidifier à -4°C.
L'eau salée est un mélange d'eau et de sel.
Solidification de l'eau salée
5) La solidification d’un mélange se fait-elle à température constante comme pour les corps purs ? 6) Comment le salage des routes permet-il d’éviter le verglas ? Est-il efficace en dessous de − 10 °C ? Justifie ta réponse.
La solidification d'un mélange ne se fait pas à température constante, la courbe ne présente pas de palier de température.
En abaissant la température de solidification de l'eau salée liquide, le salage empêche la formation du verglas à 0°C. Mais au-delà de -8°C, l'eau salée se solidifie tout de même, rendant le salage inutile.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
Non (le changement d’état d’un mélange ne se fait pas à température constante).
Les ch. d’état au niveau micro.
Problématique
Comment identifier les différents changements d'état de la matière ?
Que remarque-t-on quand on observe les 3 états physiques de la matière ?
État solide
État liquide
État gazeux
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Plus la température d'un corps est élevée, plus les particules qui le composent sont agitées, de quoi parle-t-on ? A quoi correspond un changement d’état au niveau microscopique ?
On parle d'agitation thermique.
Un changement d'état correspond à un réarrangement des particules les unes par rapport aux autres.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine un schéma bilan représentant les changements d’état.
démarche d'investigation
1) Problème scientifique posé
2) Hypothèses 3) Expérience envisagée
Lors d'un changement d'état (ici, la solidification), la masse et le volume sont-ils conservés?
La masse est conservée et le volume varie.Le volume est conservé et la masse varie. La masse et le volume sont conservés. La masse et le volume varient.
Mettre de l'eau dans une bouteille et peser la masse. Noter le volume. Mettre la bouteille au congélateur et attendre le changement d'état. Peser la masse et noter le volume de l'eau solide.
démarche d'investigation
4) Réalisation de l’expérience et observations 5) Conclusion
On constate que la masse ne varie pas. En revanche, le volume augmente.
On peut donc en déduire que la masse est conservée et que le volume varie.La bouteille a éclaté car le volume de l'eau solide est plus important que le volume de l'eau liquide.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Lors d’un changement d’état, la masse est-elle conservée ?
Lors d’un changement d’état, le volume est-il conservé ?
Oui (les molécules changent d'organisation, mais leur nombre ne change pas).
Non (les molécules changent d'organisation, donc leur volume change).
ÉVALUATION
Exercice 1
1) On a (1) 0°C, (2) -9°C, (3) 4°C et (4) 0°C. La température est constante lors d'un changement d'état. 2) Dans l'ordre suivant : 2, 4, 1 et 3. 3) Il s'agit de la fusion de l'eau.
ÉVALUATION
Exercice 2
1) A 20°C, l'étain est solide. 2) Oui car son changement d'état se produit à température constante. 3) A 350°C, l'état physique de l'étain est liquide.
ÉVALUATION
Exercice 3
Placée au congélateur, l'eau liquide subit un changement d'état et se transforme en glace. Au cours de la solidification de l'eau, le volume augmente. L'augmentation du volume conduit à l'éclatement de la bouteille en plastique.
ÉVALUATION
Exercice 4
ÉVALUATION
Exercice 5
1) C'est un ensemnle d'entités chimiques représentées par la même formule. 2) C'est une substance ne comportant qu'une seule espèce chimique. 3) C'est une substance consituée de plusieurs espèce chimiques. 4) On parle de l'agitation thermique. 5) C'est un réarrangement de particules.
5e - CHAPITRE 3 -Les changements d'état de la matière
Aurore
Created on December 27, 2023
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5e
Physique-chimie
Aurore FLICK
CHAPITRE 3 :
LES CHANGEMENTS D'ETAT DE LA MATIERE
Contextualisation
Quelques définitions
Les changements d'état de la matière
Les températures de changement d'état
Les changements d’état au niveau microscopique
Démarche d'investigation
Évaluation
contextualisation
Que se passe-t-il quand je mets de l'eau au congélateur ? Que se passe-t-il quand je fais bouillir de l'eau ?
PROBLÉMATIQUE DU CHAPITRE
Quels sont les caractéristiques des changements d'état de la matière ?
Quelques définitions
Qu’est-ce qu’une espèce chimique ? Qu’est-ce qu’un corps pur ? Qu’est-ce qu’un mélange ?
Une espèce chimique correspond à un ensemble d'entités chimiques représentées par la même formule. Il peut s'agir d'un atome ou d'une molécule.
Un corps pur est une substance (solide, liquide ou gazeuse) ne comportant qu'une seule espèce chimique : soit une seule sorte d'atome, soit une seule sorte de molécule.
Un mélange est une substance (solide, liquide ou gazeuse) constituée de plusieurs espèces chimiques.
Quelques définitions
Exercice
Classe les substances suivantes comme étant des mélanges ou des corps purs : eau potable, jus d’orange, air atmosphérique, or pur, eau salée, soupe de légumes, dioxyde de carbone, sucre.
Eau potableOr pur CO2 Sucre
Jus d'orangeAir atmosphérique Eau salé Soupe de légumes
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Problématique
Comment identifier les différents changements d'état de la matière ?
Activité documentaire
Activité : les ch. d'état de l'eau
1. Quels sont les trois états physiques de l’eau ? Cite un exemple d’eau solide et d’eau liquide. 2. L’eau à l’état gazeux est-elle visible ? Comment l’appelle-t-on ? 3. Repère les noms des quatre changements d’état et associe-les aux lettres (Fig. 2).
Solide, liquide, gazeux. Exemple d’eau solide : la neige ; exemple d’eau liquide : l’océan.
L’eau à l’état gazeux est non visible et est appelée vapeur d’eau.
a : évaporation – b : liquéfaction – c : solidification – d : fusion
Activité : les ch. d'état de l'eau
4. Explique pourquoi le Soleil est indispensable au cycle de l’eau. 5. Pourquoi le parcours de l’eau sur Terre est-il appelé cycle ? 6. Penses-tu que l’activité humaine a une influence sur le cycle de l’eau ?
Le Soleil fournit l’énergie thermique nécessaire à l’évaporation de l’eau liquide.
Le parcours de l’eau est appelé cycle car l’eau revient à son état d’origine après plusieurs transformations.
- La déforestation, l’urbanisation, etc. peuvent entraîner une diminution de l’évapotranspiration, etc. ; - Les pratiques agricoles (irrigation), l’industrialisation, etc. peuvent entraîner l’épuisement des nappes phréatiques et donc des ressources en eau potable, etc.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la fusion ? Que représente la solidification ? Dessine les changements d’état solide-liquide.
La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide.
La solidification est le passage de l'état liquide à l'état solide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la vaporisation ? Que représente la liquéfaction ? Dessine les changements d’état liquide-gazeux.
La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux.
La liquéfaction (ou condensation liquide) est le passage de l'état gazeux à l'état liquide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Synthèse
Que représente la sublimation ? Que représente la condensation solide ? Dessine les changements d’état solide-gazeux.
La sublimation est le passage de l'état solide à l'état gazeux.
La condensation solide est le passage de l'état gazeux à l'état solide.
Les cHANGMT. d'état de la MAT.
Exercice
Nomme les changements d’état correspondant aux situations suivantes : a) Au printemps, la neige « disparaît ». b) En hiver, les flaques d’eau gèlent. c) En été, le niveau d’un étang baisse. d) En hiver, du brouillard se forme devant ta bouche.
La fusion
La solidification
La vaporisation
La liquéfaction
Les temp. de changement d'état
Problématique
A quelle température se produisent les différents changements d'état de la matière ?
Expérience
Ex. ébullition de l'eau pure
1) À quelle température l’ébullition commence-t-elle ? 2) La température change-t-elle pendant l’ébullition ? 3) Trace le graphique représentant l’évolution de la température de l’eau en fonction du temps.
L'ébullition commence à 100°C.
La température reste constante au cours de l'ébullition.
Ex. ébullition de l'eau pure
4) Pourquoi dit-on que la courbe obtenue présente un palier de température ? 5) Pourquoi est-il inutile de continuer à chauffer fortement quand l’ébullition est atteinte ?
A partir de 100°C, la température n'évolue plus : on dit que la partie horizontale est un palier de température.
La température reste constante au cours d'un changement d'état : chauffer davantage ne permettrait pas d'élévation supplémentaire de température et occasionnerait un gaspillage énergétique.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Les températures de changement d’état des corps purs se produisent-elles à température fixe ou variable ? Les températures de changement d’état des mélanges se produisent-elles à température fixe ou variable ? A quelle température se produisent la fusion et la solidification ? A quelle température se produisent la vaporisation et la liquéfaction ?
A une température fixe
A une température variable
0°C
100°C
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine un schéma représentant les changements d’état de l’eau en fonction de la température.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Lors d’un changement d’état des corps purs, la température est-elle constante ou variable ? Lors d’un changement d’état des mélanges, la température est-elle constante ou variable ? Comment repère-t-on le changement d’état d’un corps pur dans un graphique représentant l’évolution de la température en fonction du temps ?
La température est constante.
La température est variable.
Grâce au palier de température.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine le graphique représentant l’évolution de la température de l’eau en fonction du temps.
Les temp. de changement d'état
Exercice
Temps (min)
Température (°C)
Solide
Liquide
Solide + liquide
1) Nabil a oublié d’indiquer les grandeurs et unités sur chaque axe. Qu’aurait-il dû écrire ? 2) Quels sont les états physiques de l’eau dans les parties 1, 2 et 3 ?
Les temp. de changement d'état
Exercice
3) À quelle température se produit le changement d’état ? Justifie ta réponse. 4) Combien de temps dure ce changement d’état ? Explique cette valeur.
Temps (min)
Température (°C)
Solide
Liquide
Solide + liquide
On repère le changement d'état au niveau du palier de température. Le changement d'état se produit à 0°C.
La durée du palier de température est de 3 minutes. Le changement d'état dure donc 3 minutes.
Activité : Solid. de l’eau salée
Peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
Chaque élève devra rendre une copie. Il comprendra :
Solidification de l'eau salée
1) Le salage des routes en hiver est-il sans conséquences sur l’environnement ? Justifie ta réponse. 2) Quel est l’état physique de l’eau salée à 0 °C ? 3) À quelle température l’eau salée commence-t-elle à se solidifier ? 4) L’eau salée est-elle un corps pur ou un mélange ?
Le salage n'est pas sans conséquence car le sel pollue les eaux de ruissellement et donc les sols et les nappes phréatiques.
L'eau salée est liquide à 0°C.
L'eau salée commence à se solidifier à -4°C.
L'eau salée est un mélange d'eau et de sel.
Solidification de l'eau salée
5) La solidification d’un mélange se fait-elle à température constante comme pour les corps purs ? 6) Comment le salage des routes permet-il d’éviter le verglas ? Est-il efficace en dessous de − 10 °C ? Justifie ta réponse.
La solidification d'un mélange ne se fait pas à température constante, la courbe ne présente pas de palier de température.
En abaissant la température de solidification de l'eau salée liquide, le salage empêche la formation du verglas à 0°C. Mais au-delà de -8°C, l'eau salée se solidifie tout de même, rendant le salage inutile.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Peut-on observer un pallier de température lors du changement d'état d’un mélange ?
Non (le changement d’état d’un mélange ne se fait pas à température constante).
Les ch. d’état au niveau micro.
Problématique
Comment identifier les différents changements d'état de la matière ?
Que remarque-t-on quand on observe les 3 états physiques de la matière ?
État solide
État liquide
État gazeux
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Plus la température d'un corps est élevée, plus les particules qui le composent sont agitées, de quoi parle-t-on ? A quoi correspond un changement d’état au niveau microscopique ?
On parle d'agitation thermique.
Un changement d'état correspond à un réarrangement des particules les unes par rapport aux autres.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Dessine un schéma bilan représentant les changements d’état.
démarche d'investigation
1) Problème scientifique posé 2) Hypothèses 3) Expérience envisagée
Lors d'un changement d'état (ici, la solidification), la masse et le volume sont-ils conservés?
La masse est conservée et le volume varie.Le volume est conservé et la masse varie. La masse et le volume sont conservés. La masse et le volume varient.
Mettre de l'eau dans une bouteille et peser la masse. Noter le volume. Mettre la bouteille au congélateur et attendre le changement d'état. Peser la masse et noter le volume de l'eau solide.
démarche d'investigation
4) Réalisation de l’expérience et observations 5) Conclusion
On constate que la masse ne varie pas. En revanche, le volume augmente.
On peut donc en déduire que la masse est conservée et que le volume varie.La bouteille a éclaté car le volume de l'eau solide est plus important que le volume de l'eau liquide.
Les temp. de changement d'état
Synthèse
Lors d’un changement d’état, la masse est-elle conservée ? Lors d’un changement d’état, le volume est-il conservé ?
Oui (les molécules changent d'organisation, mais leur nombre ne change pas).
Non (les molécules changent d'organisation, donc leur volume change).
ÉVALUATION
Exercice 1
1) On a (1) 0°C, (2) -9°C, (3) 4°C et (4) 0°C. La température est constante lors d'un changement d'état. 2) Dans l'ordre suivant : 2, 4, 1 et 3. 3) Il s'agit de la fusion de l'eau.
ÉVALUATION
Exercice 2
1) A 20°C, l'étain est solide. 2) Oui car son changement d'état se produit à température constante. 3) A 350°C, l'état physique de l'étain est liquide.
ÉVALUATION
Exercice 3
Placée au congélateur, l'eau liquide subit un changement d'état et se transforme en glace. Au cours de la solidification de l'eau, le volume augmente. L'augmentation du volume conduit à l'éclatement de la bouteille en plastique.
ÉVALUATION
Exercice 4
ÉVALUATION
Exercice 5
1) C'est un ensemnle d'entités chimiques représentées par la même formule. 2) C'est une substance ne comportant qu'une seule espèce chimique. 3) C'est une substance consituée de plusieurs espèce chimiques. 4) On parle de l'agitation thermique. 5) C'est un réarrangement de particules.