Exercices — États et changements d'état
💡 Conseil : fais chaque exercice au brouillon avant d’ouvrir le corrigé — c’est en te trompant que tu progresses.
Exercice 1 — Les trois états de la matière
Associe chaque description à l’état de la matière qui convient (solide, liquide ou gaz) :
- Il n’a pas de forme propre et occupe tout le volume disponible.
- Il a une forme propre et un volume propre.
- Il n’a pas de forme propre mais possède un volume propre ; sa surface libre au repos est plane et horizontale.
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1. État gazeux : un gaz est compressible et se répand dans tout le récipient qui le contient.
2. État solide : un solide garde sa forme et son volume.
3. État liquide : un liquide prend la forme du récipient (pas de forme propre) mais son volume ne change pas, et sa surface libre est toujours plane et horizontale.
Réflexe à retenir : pour distinguer liquide et gaz, pose-toi la question du volume propre. Un liquide en a un, un gaz non.
Exercice 2 — Le modèle particulaire
Dans le modèle particulaire, la matière est constituée de particules (atomes ou molécules).
- Décris l’organisation et le mouvement des particules dans un solide.
- Même question pour un gaz.
- Lors d’un changement d’état, les particules sont-elles modifiées ?
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1. Dans un solide, les particules sont serrées, ordonnées et quasi immobiles : elles vibrent seulement sur place. C’est pour cela qu’un solide a une forme propre.
2. Dans un gaz, les particules sont très éloignées les unes des autres, désordonnées et très agitées : elles se déplacent dans tout le volume disponible.
3. Non ! Lors d’un changement d’état, les particules restent exactement les mêmes : seuls leur arrangement et leur agitation changent. Une molécule d’eau reste une molécule d’eau, qu’elle soit dans la glace, l’eau liquide ou la vapeur.
Réflexe à retenir : changement d’état = même matière, autre organisation. C’est une transformation physique, pas chimique.
Exercice 3 — Nommer les changements d’état
Donne le nom du changement d’état correspondant à chaque situation :
- Un glaçon fond dans un verre.
- Une flaque d’eau disparaît au soleil.
- De la buée se forme sur un miroir froid après la douche.
- L’eau d’un lac gèle en hiver.
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Chaque changement d’état porte un nom précis, à connaître par cœur :
1. Solide → liquide : c’est une fusion.
2. Liquide → gaz : c’est une vaporisation (ici une évaporation, qui est une vaporisation lente).
3. Gaz → liquide : c’est une liquéfaction (la vapeur d’eau de l’air se transforme en gouttelettes au contact du miroir froid).
4. Liquide → solide : c’est une solidification.
Astuce : attention au piège classique ! La fusion est le passage solide → liquide. « Fondre » ne veut pas dire disparaître : le mot pour liquide → gaz est vaporisation.
Exercice 4 — Lire une courbe de changement d’état
On chauffe un solide inconnu et on mesure sa température au cours du temps. La température monte de à , puis reste constante à pendant 4 minutes, puis se remet à monter.
- Que se passe-t-il pendant les 4 minutes où la température ne change pas ?
- Ce solide est-il un corps pur ou un mélange ? Justifie.
- Comment s’appelle la température de pour ce corps ?
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1. Pendant ces 4 minutes, le solide est en train de fondre : l’énergie apportée par le chauffage sert au changement d’état (à séparer les particules) et non à augmenter la température. C’est le palier de température.
2. C’est un corps pur. Rappel du cours : un corps pur change d’état à température constante (palier horizontal), alors qu’un mélange change d’état sur un intervalle de températures (pas de palier net).
3. C’est sa température de fusion.
Réflexe à retenir : sur une courbe de changement d’état, palier horizontal = changement d’état d’un corps pur, et la valeur du palier permet d’identifier le corps.
Exercice 5 — La fusion d’un bloc de glace (type contrôle ⭐)
On place un bloc de glace de masse dans une casserole, à température ambiante.
- Quel est le nom du changement d’état qui se produit ?
- À quelle température ce changement d’état a-t-il lieu, la glace étant de l’eau pure ?
- Quelle masse d’eau liquide obtient-on à la fin ? Justifie avec la propriété du cours.
- Le volume, lui, est-il conservé ?
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1. La glace (solide) se transforme en eau liquide : c’est une fusion.
2. L’eau est un corps pur : sa fusion se fait à température constante, à (sous la pression atmosphérique normale).
3. Rappel du cours : au cours d’un changement d’état, la masse se conserve, car le nombre de particules ne change pas. On obtient donc
4. Non : le volume n’est pas conservé lors d’un changement d’état. Pour l’eau, c’est même un cas particulier célèbre : la glace occupe plus de volume que l’eau liquide (c’est pour cela qu’une bouteille pleine oubliée au congélateur éclate).
Réflexe à retenir : changement d’état → masse conservée ✓, volume modifié ✗. C’est une question très fréquente au brevet !
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