Le corps pur et ses caractéristiques

1. Corps pur.

2. Mélange : elle contient des sels dissous.

3. Corps pur.

4. Mélange.

1. $0$ °C.

2. $100$ °C, sous la pression atmosphérique normale.

3. $1,00$ g/cm${}^3$.

1. Faux. L'eau salée est homogène et n'est pas un corps pur.

2. Vrai. Sa courbe présente un palier horizontal.

3. Faux. C'est une caractéristique : elle ne dépend que de la nature du corps.

4. Faux. L'eau salée est limpide et ce n'est pas un corps pur.

1. Solide : $20<327$.

2. Liquide : $-114<20<78$.

3. Gazeux : $90>78$.

1. Un palier, c'est-à-dire un segment parfaitement horizontal.

2. Pas de palier net : la température continue de varier.

3. Oui, et c'est le test le plus sûr, puisque les deux sont limpides.

1. Du mercure.

2. Oui : il fond à $-39$ °C et bout à $357$ °C, donc $20$ °C se situe bien entre les deux.

1. Il l'abaisse : l'eau salée gèle en dessous de $0$ °C.

2. Il l'élève : l'eau salée bout au-dessus de $100$ °C.

3. Pour que l'eau reste liquide en dessous de $0$ °C, donc pour éviter le verglas.

1. Que l'échantillon contient de l'eau.

2. Non. Une eau salée ou sucrée ferait bleuir la poudre exactement de la même façon.

1. Non : elle dépend de la quantité.

2. Oui.

3. Non : il dépend de la quantité.

4. Oui.

1. Non : elle contient des sels dissous et un peu de gaz.

2. Oui, elle peut être bue sans danger.

3. Non. Pure décrit la composition, potable décrit l'aptitude à être bue. Une eau peut être l'un sans être l'autre.

1. Non : les deux sont des mélanges d'aspect identique, l'un homogène et l'autre pur.

2. Chauffer et relever la courbe : l'eau pure bout à $100$ °C avec un palier net, l'eau salée au-dessus et sans palier. Ou bien mesurer la masse volumique : $1,00$ g/cm${}^3$ pour l'eau pure, davantage pour l'eau salée. Ou encore évaporer un échantillon : l'eau salée laisse un dépôt.

3. Parce qu'une seule mesure peut être fausse, ou compatible avec plusieurs corps. Deux tests concordants rendent la conclusion beaucoup plus solide.

1. A, dont le palier est net.

2. C'est un mélange : le changement d'état s'étale sur une plage au lieu de se faire à température constante.

3. Soit C est un mélange, soit le chauffage n'a jamais atteint sa température de changement d'état. L'absence de palier ne suffit pas à conclure sans savoir jusqu'où on a chauffé.

1. À $20$ °C : X est liquide, Y est solide, Z est liquide.

2. À $500$ °C : X est liquide ($500<357$ est faux, donc X est en réalité gazeux), Y est solide ($500<660$), Z est gazeux.

3. X est le mercure, Y l'aluminium, Z l'alcool éthylique.

1. $\rho ={\displaystyle \frac{89}{10}}=8,9$ g/cm${}^3$.

2. Du cuivre.

3. Oui : le tableau donne $8,9$ g/cm${}^3$ et $1085$ °C pour le cuivre. Deux caractéristiques indépendantes désignent le même corps, ce qui rend la conclusion solide.

1. Elle s'élève légèrement au-dessus de $100$ °C.

2. Un peu plus lentement, puisqu'il faut atteindre une température plus élevée. En revanche, une fois l'ébullition atteinte, les pâtes cuisent dans un liquide un peu plus chaud.

3. Non, plus strictement : l'eau salée est un mélange. La température continue de monter très légèrement pendant l'ébullition, à mesure que l'eau part et que la solution se concentre.

1. L'eau gèlerait, et comme elle augmente de volume en gelant, elle pourrait faire éclater le circuit.

2. Il abaisse la température de solidification du liquide, qui reste donc liquide bien en dessous de $0$ °C.

3. Non : c'est un mélange, sa solidification s'étale sur une plage de températures.

1. La glace et l'huile.

2. Non : deux corps différents partagent cette valeur, donc la mesure ne suffit pas.

3. La température de fusion, ou tout simplement l'état à température ordinaire : à $20$ °C, la glace n'existe pas et l'huile est liquide. Une seconde caractéristique lève l'ambiguïté immédiatement.

1. Qu'il contient de l'eau, rien de plus.

2. Qu'il ne contient pas de solide dissous en quantité détectable. Cela n'exclut pas un gaz dissous, ni un autre liquide miscible qui se serait évaporé lui aussi.

3. Qu'il s'agit d'eau pure. C'est le seul des trois tests qui conclue vraiment, parce qu'il ne teste pas la présence d'un corps mais la pureté de l'ensemble.

1. Non, l'un est mille fois plus lourd.

2. Oui, $7,8$ g/cm${}^3$ pour les deux.

3. Oui, $1535$ °C pour les deux.

4. Qu'une caractéristique ne dépend ni de la quantité ni de la forme, contrairement à la masse et au volume. C'est ce qui la rend utilisable pour identifier un corps.

1. Deux, un pour chaque changement d'état.

2. À $100$ °C pour la liquéfaction et à $0$ °C pour la solidification.

3. Aucun palier ne serait net : les deux changements d'état s'étaleraient sur des plages, et ils commenceraient à des températures décalées, au-dessus de $100$ °C et en dessous de $0$ °C.

1. L'eau distillée.

2. L'eau minérale, qui apporte des sels minéraux utiles à l'organisme.

3. Que « pur » est un terme de composition, pas un jugement de qualité. Un corps pur n'est ni meilleur ni pire : il est simplement fait d'une seule sorte de matière.

1. Oui, mais à pression donnée. Elle ne dépend ni de la quantité ni de la forme, ce qui en fait bien une caractéristique, mais elle dépend d'une condition extérieure.

2. La pression. C'est pourquoi les tableaux précisent toujours « sous la pression atmosphérique normale ».

3. Beaucoup moins : la température de fusion est très peu sensible à la pression. C'est d'ailleurs pourquoi elle constitue un repère plus robuste pour graduer un thermomètre.

1. Mesurer d'abord la masse volumique : peser un volume connu, prélevé à l'éprouvette, et diviser. Chauffer ensuite régulièrement un échantillon en relevant la température, tracer la courbe et repérer le palier d'ébullition. Comparer les deux valeurs au tableau des corps purs.

2. La masse volumique d'abord, parce qu'elle est rapide, sans danger et qu'elle réduit déjà fortement la liste des candidats. Le chauffage vient ensuite : il prend du temps, il exige une surveillance, et il détruit l'échantillon en le vaporisant.

3. Quand au moins deux caractéristiques indépendantes désignent le même corps, et que le palier est net, ce qui garantit qu'il s'agit bien d'un corps pur et non d'un mélange dont les valeurs se trouveraient proches par hasard.

A. Incorrecte. La limpidité prouve seulement qu'il n'y a rien en suspension. L'eau du robinet contient des sels dissous, donc c'est un mélange homogène.

B. Incorrecte. Le sulfate de cuivre anhydre prouve la présence d'eau, jamais sa pureté : une eau salée le fait bleuir tout autant.

C. Correcte. Le palier net garantit un corps pur, et la valeur $100$ °C sous la pression atmosphérique normale désigne l'eau. C'est le seul raisonnement complet des quatre.

D. Incorrecte. La glace et l'huile valent toutes deux $0,92$ g/cm${}^3$. Une caractéristique partagée est possible, et c'est précisément pour cela qu'on en croise plusieurs.

1. A est un corps pur qui se solidifie à $0$ °C : c'est de l'eau pure. C est un corps pur qui se solidifie à $-39$ °C : c'est du mercure. B n'est pas un corps pur.

2. Avec certitude, que B est un mélange, puisqu'il n'a pas de palier net. Le fait qu'il commence à geler légèrement en dessous de $0$ °C suggère une eau contenant un corps dissous, mais cela reste une hypothèse : d'autres mélanges donneraient une courbe voisine.

3. En mesurant sa masse volumique : $13,6$ g/cm${}^3$ confirmerait le mercure sans ambiguïté, aucune autre substance courante n'approchant cette valeur. On pourrait aussi vérifier sa température d'ébullition, $357$ °C.

1. Non : $-8$ °C est au-dessus de $-18$ °C, donc l'eau salée reste liquide.

2. L'eau salée se solidifierait elle aussi, et la route verglacerait malgré le sel.

3. Parce que l'abaissement de la température de solidification a une limite : au-delà d'une certaine concentration, ajouter du sel ne fait plus descendre le seuil. Le salage protège jusque vers $-18$ °C et pas plus bas.

4. L'épandage de gravillons, qui n'empêche pas la glace de se former mais rend la surface moins glissante. On change alors de stratégie : au lieu d'empêcher le changement d'état, on en compense l'effet.

1. $V=2^3=8$ cm${}^3$, donc $\rho ={\displaystyle \frac{21,6}{8}}=2,7$ g/cm${}^3$.

2. L'aluminium : le tableau donne $2,7$ g/cm${}^3$ et $660$ °C, les deux valeurs concordent.

3. Un cube de $4$ cm d'arête a un volume de $4^3=64$ cm${}^3$, soit huit fois plus. Sa masse vaut $2,7\times 64=172,8$ g, soit huit fois plus également.

4. Non, toujours $660$ °C. La masse et le volume ont été multipliés par huit, mais la masse volumique et la température de fusion n'ont pas bougé : ce sont des caractéristiques.

1. Oui, tous deux à $100$ °C : la température d'ébullition est une caractéristique du corps.

2. Non : il faut trois fois plus de chaleur pour vaporiser trois fois plus d'eau.

3. $5\times 3=15$ minutes.

4. Sur la quantité de matière et sur la puissance du chauffage, jamais sur la nature du corps. C'est la hauteur du palier, et elle seule, qui identifie le corps.

1. Uniquement que l'échantillon contient de l'eau.

2. Toutes celles où de l'eau est présente sans être pure : eau du robinet, eau salée, eau sucrée, eau minérale, eau légèrement alcoolisée. Le test ne les distingue en rien.

3. L'évaporation totale d'un échantillon : l'absence de dépôt éliminerait les eaux contenant un solide dissous, comme l'eau salée ou l'eau minérale. La courbe d'ébullition : un palier net à exactement $100$ °C éliminerait tous les mélanges, y compris ceux dont le soluté serait volatil et que l'évaporation n'aurait pas révélés. Le second test est le plus concluant des deux.

1. A est de l'eau pure. B est de l'eau salée, vraisemblablement de l'eau de mer. C est de l'alcool éthylique. D est du mercure.

2. B, à deux indices concordants : l'absence de palier net, qui est le critère décisif, et une température d'ébullition supérieure à $100$ °C, ce qui est exactement l'effet attendu d'un corps dissous.

3. Tous trois sont liquides à $20$ °C. Pour A, $0<20<100$. Pour C, $-114<20<78$. Pour D, $-39<20<357$.

4. A et B, les deux seuls qui contiennent de l'eau. Ce test ne les distinguerait donc pas l'un de l'autre, ce qui rappelle qu'il détecte une présence et non une pureté.