Fiche de révision Semaine 1 - Les états de la matière
Mélanges et corps purs
Définition
- Corps pur : substance constituée d’un seul type de particules (molécules ou atomes), impossible à séparer en plusieurs composants par des méthodes physiques.
- Mélange : association de plusieurs corps purs.
- Homogène : on ne distingue aucun constituant à l’œil nu.
- Hétérogène : au moins deux phases visibles à l’œil nu.
Exemple
- Exemples de mélanges homogènes : eau salée, air, sirop dilué.
- Exemples de mélanges hétérogènes : eau + sable, huile + eau.
Type de mélange | Exemples | Observations |
Homogène | Sirop, air, eau salée | Un seul aspect visible |
Hétérogène | Eau + sable, huile + eau | Plusieurs phases visibles |
Méthodes de séparation :
- Filtration : séparer un solide non dissous d’un liquide.
- Dégazage : libérer un gaz dissous dans un liquide (boisson gazeuse).
- Distillation : chauffer un liquide pour isoler le corps pur par évaporation puis condensation.
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Les états de la matière
Définition
- État physique : forme que prend une matière à une température et une pression données.
- Trois états principaux : solide, liquide, gazeux.
État | Forme | Volume | Comportement moléculaire | Exemples |
Solide | Forme propre | Volume propre | Molécules serrées et ordonnées | Glace, métal |
Liquide | Pas de forme propre | Volume propre | Molécules proches et mobiles | Eau, huile |
Gazeux | Pas de forme propre | Expansible | Molécules très éloignées et désordonnées | Vapeur d’eau, air |
À retenir
- À l’état solide, les molécules sont très proches et quasiment immobiles.
👉 On dit que l’état solide est compact et ordonné.
- À l’état liquide, les molécules sont proches mais peuvent se déplacer.
👉 L’état liquide est compact et désordonné.
- À l’état gazeux, les molécules sont mobiles et éloignées les unes des autres.
👉 L’état gazeux est dispersé et désordonné.
Exemple
Eau :
- Glace = solide (forme propre)
- Pluie = liquide (forme du récipient)
- Vapeur d’eau = gaz (occupe tout l’espace disponible)
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Les changements d’état de l’eau
Définition
Changement d’état : transformation physique réversible de la matière d’un état à un autre, provoquée par un échange d’énergie thermique.
À retenir
Changement | Passage | Température pour l’eau | Condition |
Fusion | Solide → Liquide | 0 °C | Chaleur |
Vaporisation | Liquide → Gaz | 100 °C | Chaleur |
Solidification | Liquide → Solide | 0 °C | Refroidissement |
Liquéfaction | Gaz → Liquide | 100 °C | Refroidissement |
- Pour les corps purs, la température reste constante pendant le changement d’état.
- Pour les mélanges, elle varie (ex. : eau salée).
Lors d’un changement d’état :
- La masse reste constante
- Le volume peut varier
→ Cela s’explique par la réorganisation des molécules.
Exemple
🧊 Glace fondue : masse $= 200 g$ → masse d’eau $= 200 g$
Mais le volume diminue car les molécules se rapprochent.
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La miscibilité et la solubilité
Définition
- Miscibilité : capacité de deux liquides à se mélanger de façon homogène.
- Solubilité : capacité d’un solide ou gaz à se dissoudre dans un liquide (solvant).
Phénomène | Mélange | Exemple | Observation |
Miscibilité | Liquide + Liquide | Eau + alcool | Homogène |
Non miscibilité | Liquide + Liquide | Eau + huile | Hétérogène |
Solubilité | Solide + Liquide | Sel dans l’eau | Homogène |
Saturation | Excès de soluté | Eau salée saturée | Le sel ne se dissout plus |
Exemple
🌊 Mer Morte : l’évaporation fait apparaître des cristaux → mélange devient hétérogène car la solution est saturée.
- 🔍 Une solution dont le solvant est l’eau est une solution aqueuse.
- 🧪 La décantation permet de séparer deux liquides non miscibles (huile + eau).
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La composition de l’air
Définition
- Air : mélange gazeux constitué majoritairement de :
- 78 % de diazote ($N_2$)
- 21 % de dioxygène ($O_2$)
- < 1 % de $CO_2$, vapeur d’eau ($H_2O$), gaz rares (argon, néon, hélium…)
À retenir
- Le dioxygène est indispensable à la respiration et à la combustion.
- Le test à la bûchette incandescente permet d’identifier sa présence (elle se rallume).
L’air est :
- Compressible : on peut diminuer son volume.
- Expansible : il occupe tout l’espace disponible.
Il possède une masse.
Exemple
🎈 Ballon gonflé :
- Masse avant : 310 g
- Masse après avoir retiré 1 L d’air : 308,7 g
→ $1 L$ d’air ≈ 1,3 g
→ L’air a une masse réelle.
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La masse volumique
Définition
Masse volumique ($\rho$) : Grandeur physique définie par le rapport entre la masse ($m$) et le volume ($V$) d’un corps :
$$ \rho = \frac{m}{V} $$
Unité SI : $kg/m^3$, autres unités fréquentes : $g/cm^3$, $g/L$
À retenir
Corps | Masse volumique ($kg/m^3$) |
Eau | 1000 |
Bois | 600 |
Éthanol | 800 |
Plomb | 11300 |
- Si $\rho_{\text{objet}} > \rho_{\text{liquide}}$ → l’objet coule
- Si $\rho_{\text{objet}} < \rho_{\text{liquide}}$ → l’objet flotte
Exemple
🧪 Calcul pour une bille en plomb :
- $m = 47{,}3,g$
- $V = 4{,}2,cm^3$
- $\rho = \dfrac{47{,}3}{4{,}2} = 11{,}3,g/cm^3 = 11300,kg/m^3$
👉 Elle coule dans l’eau.
Calcul pour l’huile :
$\rho = 0{,}9,g/cm^3 < \rho_{\text{eau}}$ → flotte.
Pour déterminer $\rho$ :
Mesurer la masse $m$ avec une balance
Déterminer le volume $V$ (géométrie ou déplacement d’eau)
Appliquer $\rho = \dfrac{m}{V}$
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À maîtriser pour le brevet
- Distinguer corps pur, mélange homogène, mélange hétérogène
- Identifier les états de la matière et leurs propriétés microscopiques
- Expliquer les changements d’état (fusion, vaporisation…)
- Comprendre miscibilité, solubilité, et saturation
- Connaître la composition de l’air et tester la présence de dioxygène
- Appliquer et interpréter la formule de la masse volumique