les sciences - la matière

I/ Etats physiques

La matière connaît 3 états : liquide, solide et gazeux.
Les solides ont une forme propre. Dans un solide, les particules sont liées les unes aux autres.
Les liquides s’écoulent et adoptent au repos la forme des récipients qui les contiennent, leur surface libre est alors horizontale. Dans un liquide, les particules restent proches mais peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres
Les gaz coulent et prennent la forme des récipients qui les contiennent, ils occupent la totalité du volume. Dans un gaz, les particules forment un ensemble dispersé et désordonné

En fonction des conditions de température et de pression un corps peut changer d’état physique. Les changements d’état sont des phénomènes physiques réversibles.

Solide Indéformable à température ambiante, les forces intermoléculaires sont fortes et maintiennent les atomes ensemble.
Liquide Les forces intermoléculaires sont plus faibles et les molécules peuvent glisser les unes sur les autres.
Gaz Les molécules sont dispersées et désordonnées


La masse ne change pas lors d’un changement d’état, mais le volume varie en général (il diminue). Cas exceptionnel : l’eau, dont le volume augmente quand elle gèle.


Les transformations d’états

SOLIDE devient LIQUIDE c’est une : FUSION
SOLIDE devient GAZ c’est une : SUBLIMATION
LIQUIDE devient SOLIDE c’est une : CONGELATION
LIQUIDE devient GAZ c’est une : VAPORISATION
GAZ devient LIQUIDE c’est une : CONDENSATION
GAZ devient SOLIDE c’est une : SOLIDIFICATION



II/ L’eau

L’eau existe sous 3 états : glace, eau liquide et vapeur d’eau.

L’eau gèle ou reste solide lorsqu’elle est portée à une température inférieure à 0°C
La glace fond ou reste liquide lorsqu’elle est portée à une température supérieure à 0°C

Ces caractéristiques concernent l’eau comme corps pur.
Par exemple, de l’eau salée ne gèle pas à 0°C, c’est pour cette raison que l’on jette du sel sur les routes en hiver. Elle ne bout pas à 100°C.

L’ébullition
Elle a lieu au sein du liquide. Si elle se prolonge le niveau de l’eau baisse, l’eau manquante s’est transformée en vapeur d’eau (gaz). Pendant toute la durée de l’ébullition la température du liquide est constante, mais si la pression atmosphérique augmente, la température d’ébullition s’accroît.
Plus la pression atmosphérique est faible, plus la température d’ébullition s’abaisse.
Donc : la température d’ébullition est liée à la pression atmosphérique.

L’évaporation
Transformation d’un liquide en vapeur par sa surface.
Elle est d’autant plus rapide que la surface libre du liquide est grande, que la température est élevée et que la pression atmosphérique est basse. La conséquence principale du phénomène d’évaporation est l’abaissement global de la température du liquide qui s’évapore.

La condensation
La vapeur d’eau peut se condenser à l’état liquide sous forme de buée ou de brouillard.
La condensation en altitude donne les nuages.
Caractéristiques de la condensation
La masse de la vapeur d’eau = la masse de l’eau liquide
Le volume de la vapeur d’eau est supérieur au volume de l’eau liquide

La sublimation
Parfois l’eau à l’état solide passe directement à l’état gazeux : c’est la sublimation. La transformation inverse est la condensation.

Le cycle de l’eau
La chaleur du Soleil provoque l’évaporation de l’eau en surface, celle-ci se condense dans la haute atmosphère, puis refroidie, et retombe sous forme de pluie : c’est le cycle de l’eau (cycle hydrologique)

Une autre caractéristique de l’eau : c’est un solvant.
Elle peut dissoudre des solides (sucre, sel de cuisine), des liquides (alcool, vinaigre), des gaz (CO2, dioxyde de soufre)



Mélanges et solutions

■ Solution = mélange homogène d’au moins 2 substances
■ Solvant = substance présente en plus grande quantité
■ Soluté = substance dissoute

Deux substances sont solubles l’une dans l’autre dans certaines proportions (degré de solubilité), au delà, la solution est saturée.

On parle d’émulsion si les 2 substances sont solubles l’une dans l’autre de façon homogène et de mélange dans le cas contraire. Dans le cas d’un mélange hétérogène, on voit des substances en suspension ou en dépôt, on peut les récupérer par filtration ou par décantation pour un dépôt, et par évaporation pour une suspension.


III/ L’air

La Terre est entourée d’une couche d’air : l’atmosphère.
La pression atmosphérique varie avec l’altitude, le lieu, l’instant. La connaissance de la pression atmosphérique et de ses variations participe à la prévision du temps qu’il fera.

L’atmosphère joue un rôle important pour l’équilibre thermique de la Terre : le jour l’atmosphère réfléchit et absorbe plus de la moitié du rayonnement solaire en évitant les températures trop fortes, et la nuit elle empêche la chaleur reçue de repartir vers l’espace.

Le vent
Le vent est un déplacement d’air des hautes pressions vers les basses pressions. La vitesse du vent est mesurée par un anémomètre.
Le vent est de l’air en mouvement. Le vent est donc produit par les différences de pression atmosphérique engendrées principalement par les différences de température. Les variations dans la distribution des pressions et des températures sont dues à une inégale distribution de l’énergie solaire et aux différences de propriétés thermiques des surfaces des continents et des océans.