Tu as un contrôle bientôt et tu n’as jamais vu cette notion ? Pas de panique, on va la découvrir ensemble très vite. On part des bases : tu sais déjà ce qu’est la matière, une forme et un volume. C’est tout ce qu’il faut pour commencer. Ici, on va apprendre à reconnaître les trois états de la matière autour de nous. Allez, c’est parti !
Les prérequis indispensables
Avant de parler des états, assurons-nous de bien comprendre trois mots :
- La matière : c’est tout ce qui nous entoure et qui a une masse. L’air, l’eau, le bois, le métal… tout est de la matière.
- La forme : c’est l’apparence extérieure d’un objet. Un cube, une sphère, ou la forme d’un récipient.
- Le volume : c’est la place qu’un objet occupe. Il se mesure en litres (L) ou en mètres cubes (m³).
Les trois états de la matière en un clin d’œil
La matière peut se présenter sous trois états :
- Solide : il a une forme propre (il ne change pas de forme si on le change de récipient) et un volume propre (il occupe toujours la même place). Exemple : un glaçon.
- Liquide : il prend la forme du récipient, mais son volume ne change pas (volume propre). Exemple : l’eau liquide.
- Gaz : il prend la forme du récipient et occupe tout le volume du récipient (il n’a pas de volume propre, il s’étale partout). Exemple : l’air.
Voici un petit tableau récapitulatif :
| État | Forme | Volume |
|---|---|---|
| Solide | Forme propre | Volume propre |
| Liquide | Forme du récipient | Volume propre |
| Gaz | Forme du récipient | Volume du récipient |
À toi de jouer
1. Complète le tableau en indiquant pour chaque corps son état (solide, liquide ou gaz).
| Corps | État |
|---|---|
| Un caillou | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| De l'huile dans une bouteille | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| De l'air dans un ballon | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| Une règle en plastique | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| Du lait dans un verre | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
Corrigé
Un caillou : solide (il a une forme propre).
De l'huile dans une bouteille : liquide (elle prend la forme de la bouteille).
De l'air dans un ballon : gaz (il occupe tout le volume du ballon).
Une règle en plastique : solide (elle garde sa forme).
Du lait dans un verre : liquide (il prend la forme du verre).
De l'huile dans une bouteille : liquide (elle prend la forme de la bouteille).
De l'air dans un ballon : gaz (il occupe tout le volume du ballon).
Une règle en plastique : solide (elle garde sa forme).
Du lait dans un verre : liquide (il prend la forme du verre).
2. Complète les phrases avec les mots : forme propre, volume propre, forme du récipient, volume du récipient.
Un solide a une $\underline{\hspace{1.1em}}$ et un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un liquide prend la $\underline{\hspace{1.1em}}$ mais garde un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un gaz prend la $\underline{\hspace{1.1em}}$ et occupe tout le $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un solide a une $\underline{\hspace{1.1em}}$ et un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un liquide prend la $\underline{\hspace{1.1em}}$ mais garde un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un gaz prend la $\underline{\hspace{1.1em}}$ et occupe tout le $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Un solide a une forme propre et un volume propre.
Un liquide prend la forme du récipient mais garde un volume propre.
Un gaz prend la forme du récipient et occupe tout le volume du récipient.
Un liquide prend la forme du récipient mais garde un volume propre.
Un gaz prend la forme du récipient et occupe tout le volume du récipient.
Tu te souviens un peu ? Parfait. On va revoir le cours et la méthode pour être au point sur les états de la matière. On ajoute aussi les changements d’état, ces transformations qu’on observe tous les jours (la glace qui fond, l’eau qui bout…). Prêt à réactiver tout ça ?
Comment reconnaître un état ? La méthode
Pour identifier l’état d’un corps, on regarde deux choses : sa forme et son volume.
- S’il garde sa forme et son volume → solide
- S’il prend la forme du récipient mais garde son volume → liquide
- S’il prend la forme du récipient et occupe tout le volume → gaz
Exemple : de l’eau dans un verre. Elle prend la forme du verre, mais 200 mL restent 200 mL. C’est un liquide.
Les changements d’état
Un même corps peut changer d’état si on le chauffe ou on le refroidit. Voici les noms des changements :
- Fusion : solide → liquide (ex: glaçon qui fond)
- Solidification : liquide → solide (ex: eau qui gèle)
- Vaporisation : liquide → gaz (ex: eau qui bout)
- Condensation : gaz → liquide (ex: buée sur une vitre froide)
Remarque : la vapeur d’eau est un gaz invisible. La buée blanche qu’on voit au-dessus d’une casserole est en réalité de l’eau liquide en fines gouttelettes.
À toi de jouer
1. Complète avec le bon état (solide, liquide, gaz) dans chaque phrase.
L’air dans une seringue bouchée est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Une balle de tennis est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Le jus de fruit dans une bouteille est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
L’hélium dans un ballon de baudruche est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
L’air dans une seringue bouchée est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Une balle de tennis est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Le jus de fruit dans une bouteille est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
L’hélium dans un ballon de baudruche est un $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
L’air dans une seringue bouchée est un gaz.
Une balle de tennis est un solide.
Le jus de fruit dans une bouteille est un liquide.
L’hélium dans un ballon est un gaz.
Une balle de tennis est un solide.
Le jus de fruit dans une bouteille est un liquide.
L’hélium dans un ballon est un gaz.
2. Complète avec le nom du changement d’état : fusion, solidification, vaporisation, condensation.
Un glaçon fond : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
De l’eau placée au congélateur devient de la glace : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
De l’eau qui bout dans une casserole : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Sur une vitre froide, de la vapeur d’eau forme des gouttes : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un glaçon fond : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
De l’eau placée au congélateur devient de la glace : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
De l’eau qui bout dans une casserole : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Sur une vitre froide, de la vapeur d’eau forme des gouttes : c’est la $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Un glaçon fond : fusion.
De l’eau au congélateur : solidification.
De l’eau qui bout : vaporisation.
Gouttes sur une vitre froide : condensation.
De l’eau au congélateur : solidification.
De l’eau qui bout : vaporisation.
Gouttes sur une vitre froide : condensation.
3. Pour chaque phrase, coche Vrai ou Faux, puis si c’est faux, corrige-la.
Un liquide a une forme propre. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un solide prend la forme du récipient. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
La vapeur d’eau est un gaz invisible. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un liquide a une forme propre. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un solide prend la forme du récipient. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
La vapeur d’eau est un gaz invisible. $\underline{\hspace{1.1em}}$ Vrai $\underline{\hspace{1.1em}}$ Faux. Si c’est faux, corrige : $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Un liquide a une forme propre : Faux. Correction : Un liquide prend la forme du récipient, il n’a pas de forme propre.
Un solide prend la forme du récipient : Faux. Correction : Un solide a une forme propre, il ne prend pas la forme du récipient.
La vapeur d’eau est un gaz invisible : Vrai.
Un solide prend la forme du récipient : Faux. Correction : Un solide a une forme propre, il ne prend pas la forme du récipient.
La vapeur d’eau est un gaz invisible : Vrai.
C’est parti pour des exercices simples et répétitifs pour bien installer la notion dans ta tête. Cinq mini-exercices quasi identiques où tu vas simplement appliquer la méthode. L’objectif : zéro erreur et de la confiance.
À toi de jouer
1. Complète.
Un morceau de fer placé dans un plat : il garde sa forme et son volume → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un morceau de fer placé dans un plat : il garde sa forme et son volume → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Un morceau de fer : état solide.
2. Complète.
Du vinaigre versé dans un saladier : il prend la forme du saladier mais son volume ne change pas → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Du vinaigre versé dans un saladier : il prend la forme du saladier mais son volume ne change pas → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Du vinaigre : état liquide.
3. Complète.
De l’air dans une pièce : il occupe tout le volume de la pièce → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
De l’air dans une pièce : il occupe tout le volume de la pièce → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
De l’air : état gaz.
4. Complète.
Un dictionnaire sur une étagère : il a une forme propre et un volume propre → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Un dictionnaire sur une étagère : il a une forme propre et un volume propre → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Un dictionnaire : état solide.
5. Complète.
Du dioxygène dans une bouteille fermée : il remplit toute la bouteille → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Du dioxygène dans une bouteille fermée : il remplit toute la bouteille → état $\underline{\hspace{1.1em}}$.
Corrigé
Du dioxygène : état gaz.
Maintenant, on monte en gamme avec des exercices types contrôle. Il faut identifier, justifier, nommer des changements d’état et résoudre un petit problème. C’est parti, tu es prêt.
À toi de jouer
1. Pour chaque corps ci-dessous, indique son état (solide, liquide ou gaz) et justifie en une phrase à l’aide des mots « forme propre », « volume propre », « forme du récipient », « volume du récipient ».
a) Une bille en verre
b) De l’eau dans un seau
c) De la vapeur d’eau invisible dans la salle de bain
d) Du sable dans un bac à sable
e) De l’huile dans une bouteille
a) Une bille en verre
b) De l’eau dans un seau
c) De la vapeur d’eau invisible dans la salle de bain
d) Du sable dans un bac à sable
e) De l’huile dans une bouteille
Corrigé
a) Une bille en verre : solide. Elle a une forme propre et un volume propre.
b) De l’eau dans un seau : liquide. Elle prend la forme du seau mais son volume est propre.
c) De la vapeur d’eau invisible : gaz. Elle prend la forme de la pièce et occupe tout le volume disponible.
d) Du sable dans un bac : solide. Chaque grain a une forme propre et le volume de l’ensemble ne change pas, même si le sable s’écoule.
e) De l’huile dans une bouteille : liquide. Elle prend la forme de la bouteille et garde un volume propre.
b) De l’eau dans un seau : liquide. Elle prend la forme du seau mais son volume est propre.
c) De la vapeur d’eau invisible : gaz. Elle prend la forme de la pièce et occupe tout le volume disponible.
d) Du sable dans un bac : solide. Chaque grain a une forme propre et le volume de l’ensemble ne change pas, même si le sable s’écoule.
e) De l’huile dans une bouteille : liquide. Elle prend la forme de la bouteille et garde un volume propre.
2. Pour chaque affirmation, réponds par VRAI ou FAUX. Si c’est FAUX, corrige-la en une phrase.
a) Un gaz n’a pas de volume propre, il occupe tout l’espace.
b) Un solide peut prendre la forme du récipient qui le contient.
c) L’eau et la vapeur d’eau sont deux corps différents.
d) La fusion est le passage de l’état liquide à l’état solide.
e) La buée sur une vitre est de l’eau liquide.
a) Un gaz n’a pas de volume propre, il occupe tout l’espace.
b) Un solide peut prendre la forme du récipient qui le contient.
c) L’eau et la vapeur d’eau sont deux corps différents.
d) La fusion est le passage de l’état liquide à l’état solide.
e) La buée sur une vitre est de l’eau liquide.
Corrigé
a) VRAI.
b) FAUX. Un solide a une forme propre, il ne prend pas la forme du récipient.
c) FAUX. L’eau et la vapeur d’eau sont le même corps (l’eau) dans deux états différents.
d) FAUX. La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide.
e) VRAI.
b) FAUX. Un solide a une forme propre, il ne prend pas la forme du récipient.
c) FAUX. L’eau et la vapeur d’eau sont le même corps (l’eau) dans deux états différents.
d) FAUX. La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide.
e) VRAI.
3. Nomme le changement d’état correspondant à chaque situation.
a) De l’eau liquide placée au congélateur devient de la glace.
b) Un glaçon dans un verre se transforme en eau liquide.
c) Une flaque d’eau s’évapore sous le soleil.
d) De la vapeur d’eau se transforme en gouttelettes sur le couvercle d’une casserole.
a) De l’eau liquide placée au congélateur devient de la glace.
b) Un glaçon dans un verre se transforme en eau liquide.
c) Une flaque d’eau s’évapore sous le soleil.
d) De la vapeur d’eau se transforme en gouttelettes sur le couvercle d’une casserole.
Corrigé
a) Solidification.
b) Fusion.
c) Vaporisation.
d) Condensation.
b) Fusion.
c) Vaporisation.
d) Condensation.
4. Problème – Le cycle de la buée. Tu prends une douche chaude, et la vitre de la salle de bain se couvre de buée.
a) Quel est l’état de la vapeur d’eau invisible dans la salle de bain ?
b) Quel est l’état de la buée sur la vitre ?
c) Comment s’appelle le changement d’état qui a produit la buée ?
d) Explique pourquoi ce changement a lieu.
a) Quel est l’état de la vapeur d’eau invisible dans la salle de bain ?
b) Quel est l’état de la buée sur la vitre ?
c) Comment s’appelle le changement d’état qui a produit la buée ?
d) Explique pourquoi ce changement a lieu.
Corrigé
a) La vapeur d’eau invisible est un gaz.
b) La buée est de l’eau liquide (fines gouttelettes).
c) C’est la condensation.
d) La vapeur d’eau chaude rencontre la vitre froide, elle refroidit et redevient liquide (condensation), car un gaz se condense au contact d’une surface froide.
b) La buée est de l’eau liquide (fines gouttelettes).
c) C’est la condensation.
d) La vapeur d’eau chaude rencontre la vitre froide, elle refroidit et redevient liquide (condensation), car un gaz se condense au contact d’une surface froide.
Tu maîtrises les états de la matière sur le bout des doigts ? Alors on va voir un peu plus loin. Les exercices qui suivent demandent de réfléchir, d’expliquer des phénomènes et même d’imaginer une expérience. De quoi prendre de l’avance pour l’an prochain.
À toi de jouer
1. Explique le phénomène suivant en utilisant les notions d’état et de changement d’état. Par une froide journée d’hiver, tu expires de l’air et tu vois un petit nuage blanc sortir de ta bouche. Que contient ce nuage ? D’où vient-il ? Pourquoi disparaît-il rapidement ?
Corrigé
Le nuage blanc est constitué de fines gouttelettes d’eau liquide (buée). Il vient de la vapeur d’eau (gaz invisible) contenue dans l’air que tu expires. En hiver, l’air froid refroidit cette vapeur qui se condense en gouttelettes visibles. Le nuage disparaît rapidement car les gouttelettes s’évaporent (vaporisation) en se réchauffant au contact de l’air ambiant.
2. On enferme un peu d’eau liquide dans une seringue, puis on bouche l’extrémité avec le doigt. On essaye de tirer sur le piston.
a) L’eau change-t-elle de volume ? Pourquoi ?
On réalise la même expérience avec de l’air.
b) Peut-on tirer facilement le piston ? L’air change-t-il de volume ?
c) Que peut-on en conclure sur le volume d’un liquide et celui d’un gaz ?
a) L’eau change-t-elle de volume ? Pourquoi ?
On réalise la même expérience avec de l’air.
b) Peut-on tirer facilement le piston ? L’air change-t-il de volume ?
c) Que peut-on en conclure sur le volume d’un liquide et celui d’un gaz ?
Corrigé
a) Non, l’eau ne change pas de volume car un liquide a un volume propre, on ne peut pas le comprimer facilement.
b) Oui, on peut tirer le piston et l’air change de volume. L’air se dilate et occupe tout l’espace disponible (volume du récipient augmenté).
c) Un liquide a un volume propre (il est difficilement compressible), alors qu’un gaz n’a pas de volume propre et est facilement compressible ou expansible.
b) Oui, on peut tirer le piston et l’air change de volume. L’air se dilate et occupe tout l’espace disponible (volume du récipient augmenté).
c) Un liquide a un volume propre (il est difficilement compressible), alors qu’un gaz n’a pas de volume propre et est facilement compressible ou expansible.
3. Imagine une expérience simple pour montrer que l’air est de la matière (qu’il occupe un volume). Décris le matériel nécessaire et ce que tu vas faire. Qu’observeras-tu ?
Corrigé
Matériel : un saladier, un verre transparent, un mouchoir en papier, de l’eau.
Expérience : on froisse le mouchoir et on le colle au fond du verre. On retourne le verre et on le plonge verticalement dans le saladier rempli d’eau, sans l’incliner. On ressort le verre et on touche le mouchoir : il est sec. Cela montre que l’air emprisonné dans le verre a empêché l’eau de monter et de mouiller le mouchoir. L’air occupe donc un volume.
Expérience : on froisse le mouchoir et on le colle au fond du verre. On retourne le verre et on le plonge verticalement dans le saladier rempli d’eau, sans l’incliner. On ressort le verre et on touche le mouchoir : il est sec. Cela montre que l’air emprisonné dans le verre a empêché l’eau de monter et de mouiller le mouchoir. L’air occupe donc un volume.