Les états de la matière

Introduction

Regarde autour de toi : un caillou, l’eau d’un verre, l’air que tu respires… La matière ne se présente pas toujours de la même façon. On dit qu’elle peut exister sous trois états différents.

Dans ce chapitre, tu vas apprendre à reconnaître les trois états de la matière et à décrire les propriétés de chacun.

I. Les trois états de la matière

La matière peut exister sous trois états :

• l’état solide : un caillou, un glaçon, une règle, du bois… ;
• l’état liquide : l’eau, l’huile, le lait, le jus… ;
• l’état gazeux : l’air, la vapeur d’eau…

Une même substance peut passer d’un état à l’autre. L’eau, par exemple, existe sous les trois états : la glace (solide), l’eau liquide, et la vapeur d’eau (gazeux).

II. Les propriétés de chaque état

Chaque état se reconnaît à des propriétés bien précises, que tu peux observer.

Le solide. Un solide a une forme propre : il garde sa forme, même si on le change de récipient ou si on le pose sur une table. Il a aussi un volume propre (sa place ne change pas).

Remarque — les solides en poudre. Le sable ou le sucre en poudre prennent la forme du récipient… mais chaque grain reste un petit solide qui garde sa forme. On parle de solide divisé.

Le liquide. Un liquide n’a pas de forme propre : il prend la forme du récipient qui le contient. Mais il a un volume propre : sa quantité ne change pas quand on le transvase. Au repos, sa surface (la surface libre) est toujours plane et horizontale.

Le gaz. Un gaz n’a ni forme propre ni volume propre : il occupe tout l’espace qu’on lui offre. Si tu ouvres un flacon de parfum, le gaz se répand dans toute la pièce.

À retenir. Solide : forme propre. Liquide : pas de forme propre (surface plane), mais volume propre. Gaz : occupe tout l’espace disponible.

III. La compressibilité

Peut-on réduire le volume de la matière en appuyant dessus ? Cela dépend de l’état.

• Un gaz est compressible : on peut réduire son volume (et aussi l’augmenter : il est expansible).
• Un liquide et un solide sont incompressibles : on ne peut pas réduire leur volume.

Expérience — La seringue bouchée

• Matériel : deux seringues, de l’eau, de l’air.
• Protocole : remplis la première seringue d’air, la seconde d’eau ; bouche l’embout avec le doigt et essaie d’enfoncer le piston dans chaque cas.
• Observation : avec l’air, le piston s’enfonce (le volume diminue) ; avec l’eau, le piston ne bouge presque pas.

Conclusion. Le gaz se comprime : il est compressible. Le liquide ne se comprime pas : il est incompressible.

IV. L’eau dans ses trois états

L’eau est un bon exemple, car on la rencontre facilement dans ses trois états :

• solide : la glace, la neige, le givre ;
• liquide : l’eau des rivières, de la pluie, du robinet ;
• gazeux : la vapeur d’eau, présente dans l’air.

L’état de l’eau dépend de la température : quand il fait très froid, l’eau gèle (solide) ; quand on la chauffe fortement, elle se transforme en vapeur (gaz).

Attention — idée fausse. La vapeur d’eau est invisible. Le « nuage » blanc au-dessus d’une casserole d’eau chaude n’est pas de la vapeur : ce sont de fines gouttelettes d’eau liquide.

L’essentiel à retenir

À retenir.

• La matière existe sous trois états : solide, liquide, gazeux.
• Solide : forme propre et volume propre.
• Liquide : pas de forme propre (il prend la forme du récipient, surface plane), mais volume propre.
• Gaz : ni forme ni volume propre ; il occupe tout l’espace et il est compressible.
• L’eau existe dans les trois états ; sa vapeur est invisible et son état dépend de la température.

Exercices

Exercice 1 — Solide, liquide ou gaz ?

Indique l’état de chacun :

1. Un glaçon.
2. L’huile d’une bouteille.
3. L’air d’un ballon de baudruche.
4. Une règle en plastique.

Exercice 2 — Vrai ou faux

Pour chaque affirmation, réponds par vrai ou faux et justifie :

1. Un liquide garde toujours la même forme.
2. Un gaz occupe tout l’espace disponible.
3. Un solide a une forme propre.
4. La vapeur d’eau est le nuage blanc visible au-dessus d’une casserole.

Exercice 3 — Compressible ou non ?

Pour chaque cas, indique si la matière est compressible ou incompressible :

1. L’air dans une seringue bouchée.
2. L’eau dans une seringue bouchée.
3. Un morceau de bois.

Exercice 4 — La surface d’un liquide

On verse de l’eau dans un récipient, puis on penche le récipient.

1. Quelle est la forme de la surface de l’eau au repos ?
2. Que devient la surface de l’eau quand on penche le récipient ?

Exercice 5 — Le bon récipient

On verse 50 cL d’eau dans un verre, puis on transvase cette eau dans un bol plus large.

1. La forme de l’eau a-t-elle changé ?
2. Le volume de l’eau a-t-il changé ? Justifie.

Corrigés

Corrigé de l’exercice 1

1. Un glaçon : solide.
2. L’huile : liquide.
3. L’air : gazeux.
4. Une règle : solide.

Corrigé de l’exercice 2

1. Faux. Un liquide n’a pas de forme propre : il prend la forme du récipient.
2. Vrai.
3. Vrai.
4. Faux. La vapeur d’eau est invisible ; le nuage blanc est fait de gouttelettes d’eau liquide.

Corrigé de l’exercice 3

1. L’air : compressible.
2. L’eau : incompressible.
3. Le bois : incompressible.

Corrigé de l’exercice 4

1. Au repos, la surface de l’eau est plane et horizontale.
2. Quand on penche le récipient, la surface de l’eau reste horizontale.

Corrigé de l’exercice 5

1. Oui : l’eau a pris la forme du bol (un liquide n’a pas de forme propre).
2. Non : le volume n’a pas changé (un liquide a un volume propre). Il y a toujours 50 cL d’eau.