Pas de panique, on va te donner l'essentiel en un rien de temps. D'abord on ravive le souvenir des trois états, puis on apprend les quatre transformations, et hop, tu sauras reconnaître un changement d'état.

Rappel : les trois états de la matière

Toute substance peut exister sous trois formes : solide, liquide ou gazeuse. Par exemple, l’eau se trouve à l’état solide (glace), liquide (eau du robinet) ou gazeux (vapeur d’eau).

La nature de la substance ne change pas, seul son état physique est modifié.

Les quatre changements d’état

Voici les quatre transformations à connaître par cœur :

  • Fusion : solide → liquide (exemple : un glaçon qui fond)
  • Solidification : liquide → solide (exemple : l’eau qui gèle)
  • Vaporisation : liquide → gaz (exemple : l’eau qui bout)
  • Liquéfaction : gaz → liquide (exemple : la buée sur une vitre)

Astuce : « Fusion » commence comme « fondu », « Solidification » contient « solide », « Vaporisation » évoque la vapeur, « Liquéfaction » vient du mot « liquide ».

SolideLiquideGazFusionSolidificationVaporisationLiquéfaction

À toi de jouer

1. Complète : Un glaçon fond au soleil : c'est la .
Corrigé
fusion
2. Complète : De la buée (gouttelettes d'eau liquide) se forme sur le miroir de la salle de bain après une douche chaude : la vapeur d'eau se transforme en liquide. C'est la .
Corrigé
liquéfaction
3. Complète : Quand on verse de l'eau dans un bac à glaçons et qu'on le met au congélateur, l'eau devient solide. Ce changement d'état est la .
Corrigé
solidification

Maintenant que les noms sont revenus, on va revoir deux notions clés pour le contrôle : le palier de température et la conservation de la masse. Avec la méthode pour lire une courbe, tu sauras tout interpréter.

Le palier de température

Pour l'eau pure sous pression atmosphérique normale :
– la fusion et la solidification ont lieu à 0 °C ;
– la vaporisation et la liquéfaction ont lieu à 100 °C.

Pendant un changement d'état, la température ne varie pas malgré l'apport (ou le retrait) de chaleur. On dit que la température est constante et on observe un palier sur la courbe de température.

Conservation de la masse

Lors d'un changement d'état, la masse de la substance ne change pas. Par exemple, 200 g de glace fondent et donnent exactement 200 g d'eau liquide.

Attention : le volume peut varier (la glace prend plus de place que l'eau liquide), mais la masse reste identique.

Méthode : lire une courbe de changement d'état

  1. Repérer les parties inclinées : la température monte ou descend, la matière est dans un seul état.
  2. Repérer les paliers horizontaux : la température est constante, un changement d'état est en cours.
  3. Lire la température du palier : c'est la température du changement d'état.
  4. Observer le sens global : si la température augmente, on chauffe (fusion ou vaporisation) ; si elle diminue, on refroidit (solidification ou liquéfaction).
-200204060801001200246810120 °C100 °Csolideliquidegazpalier : fusionpalier : vaporisationTemps (min)Température (°C)

À toi de jouer

1. On chauffe un bloc de glace. Le thermomètre reste bloqué à 0 °C pendant 4 minutes. Complète : Il s'agit d'un de température. Le changement d'état qui se produit est la .
Corrigé
palier, fusion
2. On fait fondre 300 g de glace dans un récipient fermé. La masse d'eau liquide obtenue est g.
Corrigé
300

Cinq mini-exercices quasiment identiques pour que les noms des changements d'état deviennent un réflexe. Remplis les trous, c'est du gâteau.

À toi de jouer

1. Complète : De la glace posée sur la table se transforme en eau liquide.
Corrigé
fusion
2. Complète : Une casserole d'eau chaude se met à bouillir et dégage de la vapeur.
Corrigé
vaporisation
3. Complète : En hiver, de l'eau liquide laissée dehors devient de la glace.
Corrigé
solidification
4. Complète : Après une douche brûlante, de petites gouttes d'eau se déposent sur le miroir froid.
Corrigé
liquéfaction
5. Complète : On place du jus d'orange liquide au congélateur pendant 4 heures : il devient un bloc de glace de jus.
Corrigé
solidification

Des exercices comme en contrôle, avec des points. Il faut identifier, interpréter une courbe, calculer une masse et proposer une expérience. C'est le moment de montrer que tu maîtrises !

À toi de jouer

1. Pour chaque situation, donne le nom du changement d'état :
a) La buée se forme sur une vitre froide après un bain chaud.
b) On chauffe de la cire solide qui devient liquide.
c) De l'eau placée au congélateur se solidifie.
d) L'eau d'une bouilloire se transforme en vapeur.
Corrigé
a) liquéfaction
b) fusion
c) solidification
d) vaporisation
2. On réalise le chauffage régulier d'un bloc de glace et on relève la température. La courbe obtenue est donnée ci-dessous.
Questions :
a) Que se passe-t-il entre 2 et 7 minutes ?
b) Comment s'appelle la partie horizontale de la courbe ?
c) Quel changement d'état a lieu pendant ce segment ?
d) À quelle température ce changement d'état se produit-il ?
e) Comment expliquer que la température reste constante malgré le chauffage continu ?
-20-100102030400123456789100 °Cpalier (fusion)solideliquideTemps (min)Température (°C)
Corrigé
a) La température ne varie pas, elle est constante.
b) C'est un palier de température.
c) C'est la fusion (passage de l'état solide à l'état liquide).
d) À 0 °C.
e) L'énergie apportée est utilisée pour rompre les liaisons entre les molécules et réaliser le changement d'état, et non pour augmenter la température.
3. On fait fondre entièrement 180 g de beurre solide dans une casserole fermée.
a) Quelle masse de beurre liquide obtient-on ? Justifie.
b) On verse ce beurre liquide dans un moule et on le laisse refroidir jusqu'à solidification complète. Quelle masse de beurre solide récupère-t-on ? Justifie.
c) La fusion a été réalisée dans un récipient hermétiquement fermé. La masse de beurre liquide est-elle différente de celle du beurre solide de départ ? Pourquoi ?
Corrigé
a) On obtient 180 g de beurre liquide car lors d'un changement d'état, la masse se conserve.
b) On récupère 180 g de beurre solide, toujours par conservation de la masse.
c) Non, la masse est identique car la masse totale est conservée lorsqu'aucune matière ne s'échappe.
4. Tu souhaites vérifier expérimentalement que la température de fusion de l'eau pure est bien 0 °C. Propose un protocole expérimental simple en décrivant le matériel et les étapes.
Corrigé
Matériel : quelques glaçons, un bêcher, un thermomètre, une plaque chauffante, un chronomètre.
Étapes :
1. Placer les glaçons dans le bêcher et introduire le thermomètre.
2. Chauffer très doucement tout en remuant délicatement.
3. Relever la température toutes les 30 secondes sans arrêter le chronomètre.
4. Observer que la température reste constante à 0 °C tant qu'il reste des glaçons, puis commence à monter lorsqu'ils sont entièrement fondus.
Conclusion : la fusion de l'eau a bien lieu à 0 °C.

Un petit aperçu de ce qui t'attend : l'effet de la pression, la sublimation, et même un peu de calcul d'énergie. Pas de stress, c'est pour briller en avance.

À toi de jouer

1. L'eau bout à 100 °C au niveau de la mer. En haute montagne, elle bout à une température plus basse. Explique pourquoi. (Pense à la pression atmosphérique.)
Corrigé
La température d'ébullition dépend de la pression. En altitude, la pression atmosphérique est plus faible, donc l'eau bout à une température inférieure à 100 °C. C'est pourquoi il est plus difficile de cuire des aliments en montagne.
2. La « neige carbonique » est du dioxyde de carbone solide. À température ambiante, elle passe directement de l'état solide à l'état gazeux sans passer par l'état liquide. Comment appelle-t-on ce changement d'état ?
Corrigé
Ce changement d'état s'appelle la sublimation. La sublimation est le passage direct solide → gaz.
3. Pour faire fondre 1 gramme de glace, il faut fournir une énergie de 334 joules (J). Calcule l'énergie nécessaire pour faire fondre un bloc de 500 g de glace.
Corrigé
Énergie = 334 J/g × 500 g = 167 000 J.
Il faut donc 167 000 joules pour faire fondre ce bloc.