7A Notes TCM PDF

Sciences 8 Nom : ____________________________ Bloc : _______ Date : ______________ 7A Notes : La matière [Hey, what’s the matter? ] et la théorie cinétique moléculaire, TCM la matière comprend tout ce qui possède une masse et un volume la masse est la quantité d...

Sciences 8 Nom : ____________________________ Bloc : _______ Date : ______________ 7A Notes : La matière [Hey, what’s the matter? ] et la théorie cinétique moléculaire, TCM la matière comprend tout ce qui possède une masse et un volume la masse est la quantité de « stuff » (ou particules) dans une substance ou objet, mesurée normalement en grammes (g) ou kilogrammes (kg) le volume est l’espace occupé par une substance ou un objet, mesuré en litres (L) ou millilitres (mL) ou centimètres cubes (cm3) par exemple, le volume d’un ballon de basket-ball est plus grand que celui d’une boule de jeu de quilles; par contre, la masse de la boule de quilles est plus grande que celle du ballon de basket selon le modèle cinétique moléculaire, toutes les substances sont faites de petites particules, beaucoup trop petites pour être observables [en science, un modèle est une façon de voir et interpréter des phénomènes naturels et des objets] la plus petite particule d’eau est une molécule de trois atomes, H2O les particules sont en mouvement constant, même dans un solide il existe des espaces entre les particules et l’espace diffère selon les divers états de la matière; l’espace entre les particules est plus grand dans les gaz que dans les solides les particules sont attirées les unes par les autres et la force de cette attraction varie selon le type de particules (tu en apprendras plus en Chimie 11) la matière peut exister en trois états (ou phases) : solide, liquide, gazeux (et il y a un quatrième qui s’appelle le plasma) : __________ ___________ ___________ l’énergie cinétique est l’énergie du mouvement : les particules sont toujours en mouvement, donc elles possèdent une certaine énergie cinétique les scientifiques ont développé la théorie cinétique moléculaire, TCM, pour expliquer l’effet sur la matière d’un changement de l’énergie cinétique des particules 1  [en science, une théorie propose une explication scientifique basée sur des résultats expérimentaux] les particules d’un solide sont si rapprochées qu’elles ne peuvent se déplacer librement (elles peuvent seulement vibrer) les particules d’un liquide sont plus éloignées et peuvent bouger en glissant les unes sur les autres les particules d’un gaz ont beaucoup d’énergie cinétique, donc elles se déplacent rapidement et elles sont très éloignées les unes des autres État Forme Volume solide fixe, définie fixe liquide épouse la forme du contenant fixe gaz épouse la forme du contenant se déplacent librement en toutes directions et se dispersent pour remplir leur contenant Les changements d’état** [il faut savoir les 6 changements d’état! ] si on chauffe (ajouter de l’énergie) les particules d’une substance, elles bougent plus vite et les espaces entre elles augmentent si on refroidit (enlever de l’énergie) les particules d’une substance, elles bougent moins vite et les espaces entre elles diminuent si on ajoute ou enlève assez d’énergie, on peut observer un changement d’état la fusion est le passage de l’état _____________ à l’état ________________ la vaporisation (ébullition) est de l’état _____________ à l’état ________________ la ___________________________ est le passage de l’état solide à l’état gazeux la condensation liquide (liquéfaction) est de l’état ___________ à l’état _____________ la ___________________________ (congélation) est de l’état liquide à l’état solide la condensation solide (déposition) est de l’état _____________ à l’état _____________ 2 Les changements d’état de l’or : 1. Or solide. Les particules sont très rapprochées les unes des autres et vibrent. 2. Or en fusion. À mesure que la température monte, l’énergie cinétique des particules augmente. Ce mouvement fait que les particules entrent en collision, ce qui augmente l’espaces. 3. Or liquide. Toutes les particules sont encore rapprochées, mais il y a suffisamment d’espace pour qu’elles glissent les unes sur les autres. 4. Or en ébullition. À mesure que la température s’élève, l’énergie cinétique augmente et les particules rebondissent vigoureusement les unes contre les autres, ce qui accroît l’espace entre elles. Certaines particules ont assez d’énergie pour se libérer complètement de l’or liquide. 5. Or gazeux. Toutes les particules sont pleines d’énergie et se déplacent librement pour se disperser dans leur contentant (ou dans l’air). L’expansion et la contraction thermique lorsque tu ajoutes de l’énergie à une substance, tu augmentes l’énergie cinétique des particules et aussi les espaces entre les particules cela veut dire que tu augmentes aussi le volume de la substance, surtout des métaux la même chose arrive au liquide dans un thermomètre : lorsque le liquide devient plus chaud, les espaces entre les particules augmentent, également le volume : la construction des ponts et des chemins de fer doit prendre garde de l’expansion thermique lorsqu’il fait très chaud, les espaces entre les particules des ponts augmentent et les ponts et les rails, tous les deux, deviennent effectivement plus longues 3  donc, les ingénieurs incorporent des « jointures d’expansion » dans les ponts et les rails ces espaces entre chaque section du pont (ou du chemin de fer) permettent l’expansion sans risque de dommage : parce que s’ils ne le font pas … La masse volumique la masse volumique (la densité) est une propriété physique des fluides et des solides la masse volumique est la masse d’une substance contenue dans un volume donné en d’autres mots, la masse volumique décrit dans quelle mesure les particules sont rapprochées dans une substance la clé pour comprendre la masse volumique est l’espace entre les particules le contenant ci-gauche contient de l’air, de l’eau, et un bloc de titane les particules du bloc de titane sont très rapprochées, tandis qu’il y a suffisamment d’espace entre les particules d’eau pour leur permettre de changer de position les particules d’air peuvent se déplacer facilement et il y a beaucoup d’espace entre elles 4  le titane (un solide) est plus dense que l’eau (un liquide) et l’eau est plus dense que l’air (un mélange gazeux) et tout dépend des espaces entre leurs particules également, l’or solide est plus dense que l’or liquide, qui est aussi plus dense que l’or gazeux (révise le diagramme à la page 2) la plupart des substances sont plus denses sous leur forme solide que leur forme liquide, mais l’eau est une exception : la glace (solide) est moins dense que l’eau liquide la masse volumique est mesurée en g/mL pour les fluides et g/cm3 pour les solides (note qu’un volume de 1 mL équivaut à un volume de 1 cm3) en règle générale, les solides sont plus denses que les liquides et les liquides sont plus dense que les gaz, mais pas toujours Q. Trouves-tu quelques exceptions de cette règle générale dans le tableau ci-dessous? Fluide Masse volumique Solide Masse volumique (g/mL) (g/cm3) hydrogène 0.00009 mousse de polystyrène 0.005 hélium 0.0002 liège 0.24 air 0.0013 écorce 0.70 oxygène 0.0014 sucre 1.59 CO2 0.002 sel 2.16 alcool éthylique 0.79 aluminium 2.70 huile de machine 0.90 fer 7.87 eau 1.00 nickel 8.90 eau de mer 1.03 cuivre 8.92 glycérine 1.26 plomb 11.34 mercure 13.35 or 19.32 une substance avec une masse volumique moins élevée flotterait dans un fluide avec une masse volumique plus élevée Questions : 1. Quelle est la substance la plus dense dans le tableau? ________________________ 2. Quelle est la substance la moins dense? ________________________ 3. Quel fluide est plus dense que le plomb? ________________________ 4. Lesquels des solides flotteraient sur l’eau? __________________________________ 5. Un boulet de canon [cannonball] en fer flottera-t-il dans un bac [tub] rempli de mercure? Oui ou non? _____ [La réponse : https://www.youtube.com/watch?v=Rm5D47nG9k4 ] 5  les particules dont la masse volumique est plus faible « flotteront » sur les particules dont la masse volumique est plus élevée; en d’autres termes, lorsqu’un objet est placé dans un fluide moins dense, l’objet coule au fond; par contre, si le fluide est plus dense que l’objet, l’objet flotte: le SuperBall® coule dans l’huile mais flotte sur l’eau! Bonus Question : Peux-tu expliquer pourquoi le Coke régulier coule au fond, tandis que le Coke diète flotte sur l’eau? 6 La mesure et le calcul de la masse volumique rappelle-toi : la masse volumique est la masse contenue dans un volume donné donc, pour connaître la masse volumique, Mv d’une substance, il faut déterminer : i. sa masse, m ii. son volume, V on détermine la masse en grammes en utilisant une balance ou une balance électronique le volume d’un solide se mesure habituellement en cm3 le volume d’un objet de forme géométrique peut être calculé mathématiquement par exemple, le volume d’un bloc régulier est calculé avec l’équation suivante : volume = longueur x largeur x hauteur le volume d’un objet de forme irrégulière peut être calculé en utilisant la méthode de déplacement (en mesurant l’espace occupé par un objet immergé dans un fluide) par exemple, lorsque tu entres dans le bain, le niveau de l’eau augmente – cette hausse de niveau équivaut au volume de ton corps pour déterminer le volume de ce rocher, on le mettra dans un cylindre gradué qui contient 150.0 mL d’eau après l’avoir mis dans le cylindre, le niveau d’eau a augmenté à 180.0 mL donc, le volume de ce rocher est de 30.0 mL si tu détermines que la masse de ce rocher est de 81.0 g, tu pourras calculer sa masse volumique en utilisant la formule suivante : 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 (𝑚) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑖𝑞𝑢𝑒 (𝑀𝑣 ) = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉) 𝑚 𝑀𝑣 = 𝑉 81.0 𝑔 = 30.0 𝑐𝑚3 = 2.7 g/cm3 La masse volumique de ce rocher est de 2.7 g/cm3. 7 Exercices pratiques : 1. Quelle est la masse volumique d’un cube de sucre de 2 cm3 dont la masse est de 3.18 g ? Montre la formule et tes calculs. 2. Un échantillon de 3.0 mL d’huile a une masse de 2.64 g. Quelle est la masse volumique de l’huile? 3. Un morceau de plomb de 1.5 cm3 a une masse de 17.01 g; un morceau de fer de 3.0 cm 3 a une masse de 23.61 g. Quel solide possède la masse volumique la plus grande? Extension : Le thermomètre de Galilée le thermomètre de Galilée utilise la masse volumique pour déterminer la température un cylindre en verre scellé contient un liquide qui fait l’expansion et contraction thermique lorsque la température monte/baisse : il est moins dense lorsqu’il fait chaud et plus dense quand il fait froid les boules dans le cylindre sont de densités différentes (la plus dense en bas et la moins dense en haut) chaque boule porte une étiquette indiquant une température : d’en bas jusqu’en haut : 18°C, 20°C, 22°C, 24°C, 26°C la température de la pièce est indiquée par la boule flottant qui est le moins haut le thermomètre ci-gauche indique une température de 24°C 8