Forme, masse et volume

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1 Chapitre 13 Forme, masse et volume 1. Caractéristiques des états de la matière a. État solide : caractérisé par une forme propre. C'est un état compact (non compressible). b. État liquide : caractérisé par une surface libre horizontale au repos. C'est aussi un état compact. c. État gazeux : caractérisé par le fait qu'un gaz occupe tout le volume disponible. C'est un état dispersé (un gaz est compressible et expansible.) Expérience à faire à la maison: faire un ludion Choisir une bouteille en plastique et un tube qui puisse rentrer dans la bouteille. Décorer le tube et la bouteille. Lester le tube pour qu'il flotte verticalement, de très très peu, avec une petite ouverture vers le bas (bouchon percé). [ Choisir un lest qui ne rouille pas! ] Remplir complètement la bouteille d'eau et introduire le tube dans la bouteille. Eau Air Eau Lest Ouverture vers le bas Fermer la bouteille. En appuyant sur la bouteille, l'air qui est dans le tube se comprime, de l'eau entre dans le ludion qui devient plus lourd et descend dans la bouteille. En arrêtant d'appuyer, l'air se détend, chasse l'eau vers le bas, le ludion est plus léger, il monte. Noter le nom et la classe sur le ludion et apporter le ludion au cours suivant. 2. Volume a. unités: le litre est un autre nom du décimètre cube. 1L = 1dm 3 ; 1 ml = 1 cm 3 hl dal L dl cl ml L m 3 dm 3 cm 3 mm 3 Exemples: 2,0 dl = 0,020 dm 3 7,5 hl = 7, cm ml = 0, m 3

2 b. Calcul du volume d'un solide à partir de ses dimensions La précision du résultat dépend de la mesure la moins précise. Exemple 1, déterminer le volume d'un pavé droit, V = L l h En mesurant avec une règle On trouve L = 10,25 cm ; l = 5,95 cm ; h = 0,40 cm soit V = 10,25 5,95 0,40 = 24 cm 3 En mesurant avec un pied à coulisse On trouve L = 10,276 cm ; l = 5,974 cm ; h = 0,412 cm soit V = 10,276 5,974 0,412 = 25,3 cm 3 Exemple 2, déterminer le volume d'un cylindre V = S h avec S la surface de base et h la hauteur On mesure le diamètre D = 2,1 cm et la hauteur h = 8,0 cm V = 2, ,0 = 28 cm 3 Exemple 3, déterminer le volume d'une sphère V = 4 3 R3 On mesure le diamètre, on obtient D = 1,91 cm V = ,91 = 3,65 cm 3 2 c. Utilisation de récipients gradués Lire la graduation au bas du trait du ménisque. Mesure du volume d'un solide Éprouvette graduée V 1 = 150 cm 3 V 2 = 195 cm 3 Le volume de l'objet est V = V 2 V 1 V = V = 45 cm 3

3 3. masse L'unité légale de masse est le kilogramme t q kg hg dag g dg cg mg g Exemples: 5,4 q = 5, kg 6,52 t = 6, kg 700 g = 0,700 kg 18 cg = 0,18 g À 4 C la masse d'un litre d'eau est de 1 kg 1,00 L 0 g 998 g 4. lors d'un changement d'état : conservation de la masse; changement de volume Glaçons (eau solide) eau liquide 100 g 100 g La masse se conserve lors d'un changement d'état Conservation de la masse lors de la fusion de la glace

4 Vapeur d'eau Boite à boisson métallique Eau bouillante Eau froide Le volume de vapeur d'eau est beaucoup plus grand que le volume d'eau liquide obtenu par liquéfaction. En retournant rapidement l'ouverture de la boite dans un cristallisoir contenant de l'eau froide, la vapeur d'eau se liquéfie, le volume d'eau liquide obtenu est beaucoup plus faible que le volume de vapeur d'eau, d'où une aspiration de l'eau du cristallisoir et une déformation de la boite métallique. Quand on met une bouteille d'eau au congélateur, il ne faut pas la remplir complètement sinon elle casse en gelant: le volume de glace est plus grand que le volume d'eau. Lors d'un changement d'état, le volume change. 5. Exercices pages 139 et 140 N 1 page 139 Texte à trous a) Seules les substances à l'état solides possèdent une forme propre. b) Les liquides ont une surface libre qui est toujours horizontale tant qu'ils rentent au repos. c) La forme de l'eau à l'état liquide change lorsqu'on la met dans un récipient de forme différente. d) Le volume de l'eau à l'état de gaz augmente lorsqu'on le verse dans un récipient plus grand. e) Au cours de la fusion d'un corps pur, il y a conservation de la masse mais il n'y a pas conservation du volume. f) Seule l'eau à l'état de gaz occupe tout le volume qui lui est offert.

5 N 2 page 139 Le bon mot a) La surface libre d'un liquide au repos est toujours horizontale. b) La masse de 10 L d'eau est de 10 kg c) Lors d'une solidification, le volume de l'eau varie et sa masse ne varie pas. d) Le volume d'un liquide se lit en bas du ménisque. N 3 page 139 L'intrus L'intrus est l'iceberg, c'est le seul pour lequel l'eau soit à l'état solide. N 4 page 139 La surface libre de l'orangeade reste horizontale. N 5 page Oui, il est possible de diminuer le volume d'un gaz en le comprimant. 2. Pour comprimer un gaz : Introduire le gaz dans une seringue, boucher l'extrémité de la seringue, pousser le piston. gaz N 6 page 139 La surface libre d'un liquide au repos est horizontale. N 7 page 139 Les gaz n'ont pas de forme propre et occupent tout le volume disponible. En enfonçant le piston, on diminuer le volume disponible, le gaz est comprimé. N 8 page 139 a) 37,2 m 3 = 3, dm 3 b) cm 3 = 60,000 dm 3 c) 0,042 dm 3 = 42 cm 3 d) 0,2 dm 3 = 0,000 2 m 3 e) 5L = 5 dm 3 f) 0,75 cl = 0, m 3 g) 86dL = 0,008 6 m 3 h) 0,2 dm 3 = 0,2 L i) 2 cm 3 = 0,002 L

6 N 9 page 139 Maxime plus six amis, il y a 7 convives, le volume total sera = 1050 ml = 1,050 L. Une bouteille de 0,75 L ne suffit pas, il faut 2 bouteilles, elles contiennent 2 0,75 = 1,5 L N 10 page L'unité utilisée est le millilitre. 2. avec l'éprouvette en verre on peut mesurer au maximum 100 ml ; avec l'éprouvette en plastique on peut mesurer au maximum 250 ml 3. Pour l'éprouvette en verre, une division correspond à 1 ml ; pour l'éprouvette en plastique une division correspond à 2 ml. 4. Dans l'éprouvette en verre on lit 84 ml ; dans l'éprouvette en plastique on lit 206 ml. 5. Pour mesurer 150 ml on choisit l'éprouvette en plastique car la capacité de l'éprouvette en verre est insuffisante. 6. Pour mesurer 96 ml on choisit l'éprouvette en verre car elle est plus précise que l'éprouvette en plastique. N 11 page Les dimensions de l'aquarium sont L = 80 cm = 8,0 dm ; l = 35 cm = 3,5 dm ; h = 50 cm = 5,0 dm. Dans le cas où l'aquarium est plein, le volume peut se calculer, V = L l h = 8,0 3,5 5 = 140 dm 3 = 140 L 2. La masse de 1 L d'eau étant sensiblement de 1 kg, la masse de 140 L sera voisine de 140 kg 3. Anatole ne peut pas déplacer seul son aquarium plein d'eau car l'aquarium est trop lourd. (sans compter les risques de briser l'aquarium ) N 12 page 140 Qui a raison? Sur la photo, on voit que la masse du liquide est 40,6 g = 0,0406 kg. Comme la masse de 1L d'eau est voisine de 1 kg, si c'était de l'eau, le volume de 0,0406 kg serait 0,0406 L = 40,6 ml. Sur la photo, on voit que dans l'éprouvette le liquide arrive à la graduation 50 et non à 40,6. Donc le liquide n'est pas de l'eau, Alicia a raison. La masse de 50 ml = 0,050 L étant de 40,6 g, la masse de 1 L sera de 40,6 0,050 = 812 g = 0,812 kg N 13 page 140 Vrai ou faux? a) Faux, la masse totale se conserve lors d'un changement d'état. b) Vrai, car la masse totale se conserve lors d'un changement d'état. N 14 page 140 La bouteille s'est cassée car le volume de la glace est plus important que le volume d'eau liquide. N 15 page 140 Une heure plus tard, la masse d'eau dans le verre sera 5 g car la masse totale se conserve lors d'un changement d'état.