Les états physiques de la matière

1. Liquide.

2. Solide.

3. Gazeux.

4. Liquide.

5. Solide.

1. Oui, c'est un solide.

2. Non : elle prend la forme du récipient.

3. Non : un gaz n'a pas de forme propre.

4. Oui, c'est un solide.

1. Vrai. Le volume ne change pas quand on transvase.

2. Faux. Un gaz prend la forme du récipient.

3. Vrai. Seuls les gaz se compriment.

4. Vrai. Même si le récipient est incliné.

1. Non. C'est le tas qui prend la forme du récipient, alors que chaque grain garde la sienne.

2. Un solide divisé.

3. Le sel fin, la farine, le sucre en poudre, le riz.

1. Compressible.

2. Incompressible.

3. Incompressible.

4. Compressible.

1. Un corps : c'est l'objet lui-même.

2. Une substance : c'est la matière qui le constitue.

3. Un corps.

4. Une substance.

1. Non, ou très peu.

2. Il contient de l'air, qui occupe déjà la place : l'expérience prouve que l'air est de la matière.

3. L'air s'échappe sous forme de bulles et l'eau prend sa place dans le verre.

« Un solide a une forme propre et un volume propre. Un liquide n'a pas de forme propre mais il a un volume propre. Un gaz n'a ni forme propre ni volume propre. »

1. Elle est plane et horizontale.

2. Non : elle reste horizontale.

3. Le niveau à bulle, utilisé pour vérifier qu'une surface est horizontale.

1. Oui : l'air a une masse et occupe un volume.

2. Non : la lumière ne se pèse pas.

3. Oui.

4. Non : le son n'a ni masse ni volume.

1. La forme occupée par le liquide change à chaque fois.

2. Le volume ne change pas : un liquide a un volume propre.

3. $75$ mL, exactement comme au départ, aux quelques gouttes restées sur les parois près.

1. Le piston de la seringue à air avance nettement ; celui de la seringue à eau ne bouge pratiquement pas.

2. La compressibilité : les gaz sont compressibles, les liquides ne le sont pas.

3. Le piston revient à sa position de départ : l'air comprimé est aussi élastique, il repousse le piston.

Solides : le sel de cuisine et la farine, tous deux divisés, et le glaçon, qui est compact.

Liquides : le vinaigre, le mercure et l'huile d'olive.

Gaz : le butane et la vapeur d'eau.

Deux pièges figurent dans cette liste : le mercure, liquide bien qu'il soit un métal, et le sel, solide bien qu'il se verse.

1. Il occupe tout le flacon, jusqu'aux parois.

2. Non : rien n'est entré ni sorti du flacon, le gaz s'est seulement réparti dans un volume plus grand.

3. L'expansibilité : un gaz n'a pas de volume propre et occupe tout le volume offert.

1. Dans les deux cas, la surface libre est une ligne horizontale : elle reste parallèle au sol, pas au fond du bocal.

2. Non : le volume est propre au liquide, l'inclinaison n'y change rien.

3. Le sable glisserait et formerait un tas incliné, avec une surface en pente : un solide divisé n'a pas de surface libre horizontale.

1. Parce qu'un liquide est incompressible : toute la poussée exercée sur la pédale est transmise aux roues sans être absorbée.

2. Parce qu'un gaz est compressible : l'air se comprime à chaque bosse et amortit les chocs.

3. La bulle se comprimerait au lieu de transmettre la poussée : la pédale s'enfoncerait davantage et le freinage serait moins efficace, voire dangereux. C'est pourquoi on purge un circuit de freinage.

1. Solide à $-10$ °C, liquide à $20$ °C, gazeux à $120$ °C.

2. Oui : c'est toujours de l'eau. Seul son état physique change, pas sa nature.

3. À $20$ °C l'eau a un volume propre et n'est pas compressible ; à $120$ °C, à l'état de vapeur, elle occupe tout le volume offert et devient compressible.

1. L'élève raisonne sur le tas au lieu de raisonner sur le grain. Le tas prend la forme du récipient, mais chaque cristal de sel garde la sienne.

2. Il faut regarder un grain isolé, à la loupe : il a une forme propre, cubique, et il la garde quel que soit le récipient.

3. Non : versé en tas, le sel forme un cône et sa surface reste en pente, ce qu'un liquide ne fait jamais au repos.

1. $2,8-2,5=0,3$ g d'air.

2. Que l'air a une masse, donc que c'est bien de la matière, même s'il est invisible.

3. Parce que l'air est invisible et qu'on ne peut ni le toucher ni le voir : seule une mesure, ici une pesée, permet de conclure.

1. C'est un liquide.

2. Pas de forme propre : ce n'est pas un solide. Volume propre : ce n'est pas un gaz. Incompressible : cela confirme, puisque seuls les gaz se compriment. Les trois tests ne laissent qu'une possibilité.

1. Non, il reste sec.

2. L'air enfermé dans le verre occupe le volume et empêche l'eau de monter jusqu'au mouchoir : un gaz est bien de la matière et prend de la place.

3. L'air s'échappe en bulles, l'eau prend sa place et le mouchoir se mouille.

1. $1$ L dans les deux cas : un gaz occupe tout le volume du récipient fermé, quelle que soit sa nature.

2. Non. Occuper le même volume ne signifie pas avoir la même masse : les deux gaz ont des masses volumiques différentes, notion étudiée au chapitre correspondant.

3. On ne peut pas : les deux gaz sont incolores et invisibles. Il faut un test de reconnaissance, par exemple l'eau de chaux, qui se trouble en présence de dioxyde de carbone.

1. Mesurer $50$ mL d'eau à l'éprouvette, la transvaser dans plusieurs récipients de formes différentes, puis la reverser dans l'éprouvette : la lecture reste $50$ mL.

2. Enfermer un gaz dans un ballon, placer le ballon dans un grand flacon fermé, puis ouvrir le ballon : le gaz occupe alors tout le flacon, donc son volume a changé sans qu'aucun gaz n'ait été ajouté.

3. Travailler en système fermé : rien ne doit entrer ni sortir. Sans cela, un volume qui change ne prouverait rien, puisqu'on pourrait avoir perdu ou ajouté de la matière.

1. Non. Rien n'entre ni ne sort de la bulle : c'est la même quantité d'air du fond jusqu'à la surface.

2. La compressibilité. Au fond, l'eau au-dessus comprime fortement la bulle, donc son volume est petit. En remontant, cette compression diminue et le gaz se détend : le volume augmente.

3. Non. L'huile est un liquide, donc incompressible : la goutte garde le même volume à toutes les profondeurs.

1. Les trois : le sucre est solide, l'eau est liquide, et l'air resté au-dessus de l'eau est gazeux.

2. Oui. Le tas prend la forme du fond du bocal, mais chaque cristal garde sa forme cubique.

3. Non. Le sucre s'est dissous : ses constituants se sont dispersés dans l'eau, ce qui n'est pas un changement d'état. La preuve est qu'en évaporant l'eau on retrouve le sucre solide, et que la solution a un goût sucré. La dissolution fait l'objet d'un chapitre à part.

1. C'est un gaz.

2. Le fait que le piston avance de moitié puis revienne : seul un gaz est compressible et élastique.

3. La troisième. « Je n'ai rien vu couler » pourrait aussi décrire un bécher vide, ou un corps transparent : une observation négative ne prouve rien à elle seule. C'est le test de compressibilité qui tranche.

1. Parce que le liquide, plus lourd à volume égal, occupe le bas du tube et pousse le gaz vers le haut. La bulle monte donc toujours vers le point le plus élevé.

2. Parce que la surface libre du liquide reste horizontale. Si la règle est horizontale, le point le plus haut du tube est son milieu, donc la bulle s'y place, entre les deux traits. Si la règle penche, le point le plus haut se déplace vers l'extrémité relevée et la bulle sort des traits.

3. Parce que sans bulle il n'y aurait rien à observer : un liquide seul, incompressible, remplirait tout le tube et ne bougerait plus. C'est la présence du gaz qui rend l'inclinaison visible.

1. Dans l'éprouvette, la plus étroite : à volume égal, plus la base est petite, plus le liquide monte haut.

2. Un récipient trois fois plus large dans les deux directions a une base neuf fois plus grande, donc la hauteur est environ neuf fois plus petite : $18÷9=2$ cm.

3. Non. Seule la forme occupée change ; le volume, lui, est propre au liquide. Une hauteur d'eau ne renseigne sur un volume que si l'on connaît la forme du récipient, ce qui est exactement la raison d'être de l'éprouvette graduée.

A est fausse parce qu'un gaz n'a pas de forme propre : sans paroi, il se répand aussitôt dans toute la pièce.

B est fausse parce que l'eau n'a pas de forme propre non plus : elle épouse la forme de la passoire, donc elle passe par les trous. Seul un solide compact plus gros que les trous y resterait.

C est fausse parce qu'un gaz n'a pas de volume propre : il ne s'arrête pas au bord du récipient, il continue de s'étendre et se mélange à l'air de la pièce.

2. Dans les deux cas, l'absence de forme propre : un corps sans forme propre a besoin d'un récipient qui le contienne de tous les côtés. Pour un liquide, un fond et des parois suffisent, car son volume est propre ; pour un gaz, il faut en plus un couvercle.

1. A est un liquide : clapotis et surface libre horizontale. B est un solide divisé : bruit de grains et tas en pente. C est un gaz : silencieux, non transvasable et compressible.

2. Le test de compressibilité : seuls les gaz laissent le piston avancer, donc l'observation sur C suffit à conclure sans aucun autre test.

3. C'est le deuxième test qui sépare A de B : la surface libre horizontale du liquide contre le tas en pente du solide divisé. Le premier test ne suffisait pas, car un bruit est une impression sonore et non une propriété : un liquide contenant des glaçons ferait aussi un bruit de grains, et un sable très fin peut produire un bruit proche d'un clapotis. Une conclusion demande une propriété mesurable ou observable de façon nette, pas une ressemblance.