Fiche de Connaissance - Matière (EC5 SPT 2024-25) PDF

EC5 SPT 2024-25 Fiche connaissance - Matière J. HENRY Qu’est-ce que la matière ? La matière est partout autour de nous. Le terme matière désigne tout ce qui compose ce qui nous entoure, que ce soit un organisme vivant (plante, animal…), un élément inerte de la natur...

EC5 SPT 2024-25 Fiche connaissance - Matière J. HENRY Qu’est-ce que la matière ? La matière est partout autour de nous. Le terme matière désigne tout ce qui compose ce qui nous entoure, que ce soit un organisme vivant (plante, animal…), un élément inerte de la nature (eau, terre…) ou un objet fabriqué par l’homme. Tout ce qui a une masse et occupe un volume est de la matière. De quoi est constituée la matière ? La matière est constituée d’atomes, de molécules ou d’ions que l’on appelle des espèces chimiques. Ces espèces sont en interaction plus ou moins fortes entre elles ce qui conduit à l’existence de trois états de la matière qui sont caractérisés par des propriétés différentes qui en découlent. Les trois états de la matière et leurs caractéristiques A l’échelle macroscopique A l’échelle microscopique (ce que l’on observe) Les particules (atomes ou Propriétés molécules) sont : - proches les unes des autres - incompressible - liées entre elles - a un volume propre - ordonnées - a une forme propre Etat solide - proches les unes des autres - incompressible - peu liées entre elles - a un volume propre - désordonnées - n’a pas de forme propre (prend la forme du récipient qui le contient) - sa surface libre au repos est plane et Etat liquide horizontale - éloignées les unes des autres - compressible - très agitées - n’a pas de forme propre - non liées - n’a pas de volume propre (occupe tout l’espace qui lui Etat gazeux est offert) Remarque : la vapeur d’eau est un gaz invisible. Dans un verre d’eau, il y a dix millions de milliards de milliards de molécules. Plus la température de la substance est importante, plus les particules sont agitées. Les changements d’état Un changement d’état est le passage d’un état physique à un autre lorsque les conditions de température ou de pression varient. Fusion / solidification : Evolution de la température de l’eau au cours de la Evolution de la température de l’eau au cours de la fusion solidification sous la pression normale sous la pression normale Source : Physique-Chimie 5e Editions Nathan 2017 Source : Physique-Chimie 5e Editions Nathan 2017 Pression normale = 1013 hPa = 1,013 bar Vaporisation : La vaporisation se fait par évaporation ou ébullition. Evaporation = phénomène qui se produit à la surface de l’eau à toute température comprise entre 0°C et 100°C. Ce phénomène nécessite un apport d’énergie. La vitesse d’évaporation est liée à plusieurs facteurs : - la surface de contact eau liquide/air (plus cette surface est grande, plus l’évaporation est rapide - la température (plus l’eau est chaude, plus les molécules sont agitées plus elles s’échappent facilement du liquide) - la ventilation (un courant d’air au-dessus de la surface du liquide emporte les molécules de vapeur d’eau ce qui les empêche de revenir dans le liquide) - l’humidité de l’air (plus l’air est sec, plus l’évaporation est rapide) Ebullition = phénomène en profondeur. Evolution de la température de l’eau pure chauffée Tout le liquide est chauffé et des bulles de vapeur jusqu’à ébullition sous la pression normale d’eau se forment à l’intérieur du liquide. Source : Physique-Chimie 5e Editions Nathan 2017 La température d’ébullition de l’eau dépend de la pression qui règne au-dessus de la surface du liquide. Plus cette pression est forte, plus il faut d’énergie aux molécules d’eau pour quitter le liquide donc plus la température d’ébullition est élevée. Le cycle de l’eau Le cycle de l’eau résulte des changements d’état de l’eau dans la nature. L’eau à l’état liquide présente sur Terre, plus précisément l’eau de surface, s’évapore notamment sous l’action du Soleil et du vent. Cette évaporation, passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux, entraîne la présence d’eau sous forme de gaz dans l’air. En montant dans l’atmosphère, la température diminue et la vapeur d’eau invisible dans l’air se liquéfie pour former des nuages. Les nuages sont alors constitués de fines gouttelettes d’eau à l’état liquide, en suspension dans l’air. À l’intérieur des nuages, ces fines gouttelettes, en s’agrégeant les unes aux autres, vont former des gouttelettes de plus grande taille qui, lorsqu’elles seront suffisamment lourdes, vont retomber sur Terre : il pleut. Une partie de la pluie peut s’évaporer avant même d’atteindre le sol, être arrêtée par le feuillage des plantes ou retenue dans des réservoirs construits par les hommes (barrages, citernes…). Le reste des eaux de pluie tombe sur le sol et peut : Soit ruisseler, c’est-à-dire couler à la surface des sols et rejoindre des cours d’eau (les ruisseaux, les lacs, les rivières et les fleuves, ces derniers la menant à la mer). Soit s’infiltrer dans les roches perméables (calcaire, sable, gravier) qui la laissent passer. Elle peut au passage être absorbée par les êtres vivants rencontrés, et notamment la végétation. Quand l’eau rencontre des roches imperméables (notamment l’argile), elle ne peut plus pénétrer dans le sol et s’accumule alors dans le sous-sol pour former une nappe d’eau souterraine (une nappe phréatique). Parfois, ces eaux souterraines trouvent un chemin vers l’extérieur et rejaillissent en sources. L’eau de pluie qui n’est pas absorbée par le sol peut également s’évaporer et se mêler à l’air environnant (l’atmosphère). Dans les nuages, selon l’altitude et les conditions de température, les fines gouttelettes d’eau à l’état liquide peuvent passer à l’état solide pour donner des cristaux de glace, et, dans ce cas, il peut neiger. La neige s’accumule sur le sol et alimente les glaciers et les calottes glaciaires. En fonction des températures, la neige et la glace fondent (passage de l’eau de l’état solide à l’état liquide), et l’eau peut alors suivre les différents chemins décrits précédemment : ruissellement, infiltration, évaporation. Et le cycle de l’eau peut ainsi recommencer. Source : Fondation La main à la pâte Masse et volume au cours d’un changement d’état Masse : La masse d’un objet dépend de la quantité de matière qu’il renferme. Elle se mesure à l’aide d’une balance. L’unité officielle de mesure d’une masse est le kilogramme (kg). D’autres unités sont utilisées telles que le gramme (g), le milligramme (mg), la tonne (t)… La masse ne varie pas au cours d’un changement d’état. Volume : Le volume d’une substance (solide, liquide ou gaz) ou d’un objet représente l’espace occupé. Il se mesure à l’aide d’un récipient gradué (éprouvette, verre mesureur…) L’unité officielle (système international) est le mètre cube (m3). D’autres unités sont utilisées telles que le litre (L), le millilitre (mL)… Le volume varie au cours d’un changement d’état. Dans le cas de l’eau, le volume à l’état solide est plus important que celui à l’état liquide. Pour la plupart des autres substances, c’est l’inverse.