Transcript EAU ET MESURES

Un Peu
d'histofe
D*.o
l)1
quaire siécles
La balance exista¡t
séP¿rent
Ithe batance nademe
en
: le nar'hand
nld.e la marchand¡se sü le pl'tteau et
fnDDe, unctavrc¡ le P'¡\ du Iito1tam'
Egtpte deut m¡ e ans
nrdnt nat¡e ete (e rype
'ñ¿
de balance ex¡ste ehcare
La batanrc pese la
et
'na¡chand¡se
fgJAL@881"
o
*'G)
Me6urer un
volume avec
une éProuvelle
graáuée
á"':"1;:[;::;i*
o
Ui'iliaer
bs
unir,ée de
volurne
Mesurer
une rna69e avea
une balance
Utilieer
leo unilés
áe masse
o Délerminer
la masse d'un
liare d'eau
Mesures det volumes et des massee
..
ñt
Mesures des uolum
et des rnosses
Comment exprimer la quantité d,une marchandise, dans le commerce
;
la quantité d'un produit, au laboratoire ? La mesure du volume
est un moyen
commode pour les liquides mais pour les solides, on mesure une masse,
O
A
Comment mesure-t-on un volume ?
Comment mesure-t-on une masse ?
ETEIGNEZ
[n¡,'
-''
o
@**:'*
En quelie unité s'exprirn.
voiume d'eau affiché D¿¡
@-:
compteu.d'eaLr
En quelle unité s'exprime le
volume d'esrence vendue á i¡
Doc
Pou¡quoice camion ert
58
¿
E
=
:ití.*t:t¡ip.!+
j
Mesurons
le volume d'un solide
: . MesuYe du volume
- Le matériel
d'eau initial
pour I'expérience
.Un cylindre métallique.
Nous
allons mesuter son volume.
. Une éprouvette graduée. Nous
l'utili5erons pour me5urer un
volume d'eau.
rg-
.Versons de I'eau dans l'éprouvette jusqu'au tra¡t indiquant
50 mL.
É"
Mesure du volume
final
.lntroduisonr avec précaution le
sol¡de dans l'eau.
.Toujours á I'aide de la fiche
.A¡dons nous de la fiche métho
de page 66 pour vérifier que
noui lisons 50 mL-
veaLr volume.
i:r:l.ll : Mesure du volLrme initial.
: ,': . J i Mesure
méthode page 66, lisons le nou-
--.r'
100
90
r=
0,9 cm
80
7A
60
50
¿to
l0
20
10
lr{i ¡;
Le
W
rnatérie.
Peux-tu répondre
d!
volume fina
.
?
: l, Le volume y, e5t-il plus grand ou p,us
' . pelit que 4 ? Pourquoi (. ..) er ( : )¡
(. 2 Áquo con espond la va'iation de volume
' i I .OJrel est, en millilit¡es, le volume y du
?
cylindre ¡
60
I
4'Calcule, en ce¡timétres cubes,le volume
du cylindre á l'aide de la formule :
V = 3,14 x r x r x h.
5 , Compare les deux résultats de Y.
I
I
Déferminons
la masse d'un lifre d'eau
!.
; . Mesure d'un
Préparation de
la balance
..'
volume d'eau
Déposons une éprouvette gra- En nous aidant de la fiche mé,
duée vide sur le plateau d'une thode page 66, versons 100 mL
balance électronique. Appuyons d'eau dans l'éprouvette.
sur la touche tare pout ramener
l'indication de la balance á zéro.
. Mesure d'une
masse d'eau
. Redéposons l'éprouvette sur
le
plateau de la balance.
. Lisons l'indication affichée sur le
cadran.
\r,.
,
rl
(m¿sse = I8s
s)
Préparation de a ba ance.
Pré
..tr-1
¡l :
m
.,r
:: , Pesée de
l0o mL d'e¿rl
P_g_lIlY.i-"P"g!l:.l
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.,::.¡¿Sre
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¿vement de
\.
p\¿iea,.r
á"L ¡¡""'"
r
f
r I 'A quoi sert la tare (t:c.r) ?
i 2. Quelleestlamassede 100mLd'eau(:. :.:i)
3 Quelle es. la masse d Ln lit'e (1 l)d eau
(rL=looomt?
4 ' Que
!.
ljrajt-on sur le cadran de la bala¡ce
) )ior oubliair d ¿pDuyer sur la
"l n
touche
r-61
?
.
l¡rP,
,'
Mesu¡er der volumes et des masses
llMesure du volume d'un liquide
a.
Volume et capacité (activité
1)
.
Le volume d'un corps mesure I'espace qu'il occupe.
Celui d'u'r liquide ne depeld pas de sa Torre.
. La capacité d'un réciplent est le volume maximal de liquide
qu'il peut cortenir. On dít aussj sa contenance.
b. Unités de volume et de capacité
L'unjté internatjonale de volume est le métre cube.
e5t
Son symbole
*
-:
m'.
Nous utiljsero¡s
sutout
.1 m,= 1 000
ses
sous-multiples : dmr, cm,.
dm, .I dr¡r = I000 cmr
O¡ exp me aussj les volumes
avec l'unité de capacité, le litre
dont le symbole est L. ses sous-multiples dL, cL, et surtout r.L,
sort trés utilises au laboratoire de Chimie.
.tL=10d1 .tdL=10c1
.tcL=t0mL
Frc.2. Verreri€ graduée.
Attention aux confusions entre ces deux séries d'urités.
Les unités de capacjté vort de 10 en 10 ; celles de volul¡e, de I 000
en 1000 (Frc.i).
Unités de volume
Valeur en
L
Unités de capacité
dmr
I 000
r00
10
KL
hL
daL
t
I
I
cml
0,1
0,01
0,001
dL
.l
ml
FrG.l : Coffespond¡nce des uniiés de volume et d€ c¿pacité avec le litre.
c. Mesure d'un volume
Pour r¡esurer le volume d'un liquide, on le verse dans de la ver
rerje graduée (Frc.2). Reporte-toj page 66 pou¡ apprendre áfaire
I
I
I
l
cette mesure.
Pour mesurer un volume do¡né, on utiljse des récjpients jaugés
(Frc.l).
fxemple j une fiole jaugée de 50 cL co¡tjent 50 cL quand elle est
remplie jusqu'au repére gravé sur le col.
volume d'uÍliquide se mesure avec une éprouvette graduée.
dm, = 1 L = I 000cm, - I 000mL
Le
'I
Frc-l : Ver¡erle jáuBée.
tt
Testr
l,2,3,4
et t, paEe 67
(Z)Mesure de la masse d'un liquide
a. La masse
Da¡s le commerce, á la maison, au laboratoire (activité 2), on
pése des substances avec une balance.
Dans la vie courante, on dit parfojs qu'une balance rresure le
poíds. En réalité, elle mesure la mas5e. Nous verrons plus tard
que le poids se mesure autrer¡ent.
La masse est ce que l'on mesure avec une bala¡ce.
62
I
Sgee
s00g 2009 l00g 10og
-*.*ür&S&3
lg 28 2g 5g r0gl0g 2Og
509
Frc.4: Masses r¡arquées (en grammes)
uulisées pour a ba ¿nce Roberya.
b, Unités de masse
L'unité jnternatjonale de masse est le kilogramme. son symbole
est kg.
Les sous-multiples dukilogramme sont indiqués da¡s le tableau
c.5).
(F
Nous utiliserons
sufout
en classe le gramme (g)-
lkg=1999n
LJnitég
kg
hg
dag
Valeur en g
I 000
100
10
I
d9
.9
ñg
0,1
0,01
0,001
Frc.5 Sous multiples du kilograrnr¡e.
'
c.
Maise de I litre d'eau (a(tivité
2)
Nous avons trouvé que la masse de 100 mL d'eau est 100 g. On en
déduit que la rnasse d'l litre d'eau, soit 1 000 mL d'eau, est de
l0009ou1kg.
. La ñasse se mesute avec u¡e balance.
. L'unité de marse est le kilogramme {kg).
.l litre d'eau a une ma5se de 1 kilogralÍñe.
Frc.6 : Pesée de 200 mL d'eau.
L' ez¿¿t¡ilt eL
par
r'¡
m¿se
Mesure du volume ávec
une éprouvette graduée
Mesut€ d'une masse avec
une balan(e éledroniqu€
63
Mesures des volumes et des masses
WWVffiffi
Litne et
WW)
déclw¡it"e cube
@
litre d exu a pour n¿sse I kilogramne.
effet.les inven¡eurs du syst¿fle métriquc, aPr¿s aÍoir choisile
¡r¿trc comme unité de iorgueut. t¡ou\''érert judicieux de choisir
.oñrre unité dc masse. la asse d'un décifl¿úe c1lbe cl eau á'i 'C
C'esl donc unc masse égale ¡ celle de un décim¿tre cube d'eau :t
4'C qui ftrt donné au kiloglnmne étalor en platinc,
const¡uit en 1889.I-es procédés de m€sure se pe¡fection
nxnt, on s'aperlut par la s itc que l'élaior n'avait pas une
masse riFioureuscmcnt ég¡le á celle du dm' d'eall. mais
qu'il était un p€u plus lourd (de 28 mg environ). Sach'¡1t
que la précision dcs nesures allait s irméliorer. on décida
de conseñer l'ét.rloo tel qriil avait été fait. Ainsi le lfre.
qui fut cnsuite c1éfini comme l¿ capacité d' n récipient
contenxnt uo kilogramme d €¿u ¡ 4 "C. se trouvait curieü'
.eIrer)t u11 peI p u- sr.rnd q'rc lc dm Dc rro' j^uF rrrr(
¿utorise á assimiler le iitrc ¿u dflr
Ce n'cstpas un hasard si 1
ln
Frc.3
on
Le ki ogramme éta
est un cy indre de 19 mm d-"
di2m¿ire ei l9 mnr de haut
1-
FlG.4
Pourquoi le premiet tyst¿ñe d'unitétest-il oppelé tysüme métique ?
fut cho¡tie I'unité de maste ?
l- Poarquoí le li?e n'est-il pas exa.tement égal au dé.¡m¿tre'cube?
z- comment
httb ://l¡/]d.eám.¿dmin.ch/flAcalet/lNDEx,html
Lq bqlqnc€
de Rob€n¡ql
sur les m¡rchés ¿utrefols, a ba ¡nce¡e Robeval
Elle néces. te emplol de m:sses marquées
(appelée, po d, dan5 e angirge .oLrraft)
Gilles cle Robe¡val présenla cn 1619 i l'Ac¿démie dcs
Sciences le principe de la balancc á fléau i bIas égaux.
D¿s lc débu1du r_\1lr' si¿cle, lcs Anglais commerc¿rent ?i Pro_
duic ce q-pe de balance sous le oom de.b¿lmce kanqxiscu
El1es seront introduites cn France en 1a03 p¿l un balancicr
de Strasbourg solrs le Íom de . bdaÍce anglaise,.
Officiellcmcrt ¿dmises par le ser\'ice des vérifications en
1840. clles reúouveronl rapidement le rom de leur concep
teur. Lcs balaoces de Robeñ'¡l seront améliorées au cours
dcs si¿cles suivants. Aujourd'hui. quelques cnlrepiises en
fabriquenl encore pour satisfa¡e la demandc (l une clienl¿lc
€sseotiellement
xf
ricainc el xsiatiqre.
1- o_uiétdft a¡ es de RobeNal ?
2- Pouryuoi aujoutd'hu¡ les balancet de Roberyal ne sont'elles
3- Exptique .e que s¡gníÍ¡e " pinc¡pe de Ia balance
Fr6.5
schéma de a b¡ ¡ncede Roberv¡l
á
fléau a bms
http ://ww.oullinrbalances.com/Histoire/Hktoire.himl
Apprendre á mesurer
une m¿sse et un volume
Comment utiliser une balance électronique
ut
v:
X.Allumerlabalance.,A"Appuyerrurtatouchedetaráge.
. Déposer un récipient vide sur ie . La balance indique une masse
plateau. La balance indiqu€ ¿ ors
la
¡ulle.
masse du récipientvide (ex:24,0 g).
ATTENTION lVeiller á ne pas verser de substance sur le plateau de l¿
balan.e. Cela pourrait fausser les merures.
il. Verser dans un récipient la substanc€ á peser.
. Déposer le récipient 5ur le plateau
de la balance.
. La balance indique alors la masse
de la substance seule.
lci, on lit 7,6 g.
Comment mesurer le volume d'un liquide avec une éprouvette
.!
-,
)1, o¿t.r.iner la valeur d'une
le est l'unité ins
crite sur l'éprouvette.
division-
On lit ici mL.
lci,l division - 1 mL
100 indique alors
Elle vaut parfois 0,5 ou 1 ou 2 ou
unités, ce qui est source d'erreur.
5
lli. Viser horizontalement le
graduation.
lci. on lit 62 mL.
100 mL
\a.
*").
'a-.4)-*
o'li /
g
ATTENTION
lMal pla(er
son ceil pour lire une éprouvette graduée peut
entrainer une erdur de merure impodante.
c¡
bombé de ja sulface libre.
Lire á ce niveau le résultet sur
ests
Mesure du volume d'un liquide
5.
volume
Quel est le volume de Lquide contenu dans
l.
choisis la (ou ler) bonne(s) réponse(s)
Oui va faire une lecture correcte du volume
A Romain
,e] audrey
cl Élodie
[Dl Florent
Lis le
chacun des récipients ci-dessous
?
?
Mesure de la masse d'un liquide
6.
cho¡sis la bonne réponse
lsabelle utilise une baiance éiectronique pour
mecL -r 'd ma..e de ius d- rruil .onten ¡"
dan, un ¡^rre llle sL-t la licne metnooe.
page 66, pour faÍre sa pesée. L affrcheur de la
bal.n." rrd qre. .09, DJ.s 0 g. ours r/B g
La masse de lus de fruit est donc :
(. 158 g.
a. 220
b.378
2. Classe par ordre croissant
petit au
plus grand :
90 cL ; 750 cmr; 25 dL j 150 mL; 1,2 dmr; 0,5 L
(11 est conseillé de conve¡tir tous ces volumes
dans une m€me unité.)
Classe ies volumes suivants du plus
g
7. Retrouve la masse
Quelle est l'indication de la balance dans le
3. choisis les bonner réponses
Der-\ venes A et B sonr dess,nes a l¿ meme
échelle. Quel volume de liquide contient
chaque verre ?
a. A contren 20
(. A contient 20
(m
cT.
schénr¡ B )
b. B contrent 20 cL
d. B contient 20.m]
ew
aé
g
Bg
A
4. cholsis
la verrerie graduée
Pamitrois récipÍents schématisés quelle estla
verreie adaptée I
a. pour préLever 250 ml d'eau.
b. poui prélever 200 mL d eau.
I
Résumé du cours
8.
Recopie et compléte
L L'u¡Lrté de capacité est le ... de .., (L).
2. L'unité de volume est le ... de .., (rn,).
3, Le volume d'un liquide se mesule avec une
... graduée.
4. la masse se mesure avec une.,..
5. L unité de masse est Ie ... de -. (kg).
6. Un... d'eau a pour masse un -..
a tul se,. .ynUote . Lrtre . frbg amn^lot'
. Ba.¿ , e. orouve.F'Me ec-bF
67
Merurer des volumes et des ma5set
'
j'DExercices
t,i
9, capacité
13. Masse d'un liquide ¡nconnu
a. Peux-tu verser dans
Gaétan a découvert sur une étagére un pot contenant un liquide. ll désire savoir si ce liquide est de
l'eau. Pour cela,il abesoinde mesurerla masse de
1l de ce liquide. IL dispose d'u¡e éprouvette graduepdF100lnj etd ure balar ce elecror iqLe.
a. Comment doit il procéder pour mesure¡ la
masse de 100 mL de ce liquide ?
b. Gaétan trouve le résultat suivant : masse de
100 mL de lÍquide Ínconnu m = 90,4 g.
Quel calcul doít-ilfaue pour trouver la masse de
I L de ce liquide ?
c. D'aprés le résultat précédent, Gaétan affirme
que ce n'est pas de l'eau. Explique sa réponse.
des récipients
l'éprouvette la totalité de
la boisson contenue dans la boite (Frc a) ?
b. Combien de velles pou(a i-on remplir avecla
boisson contenue dans la bouteille (Frc.b) ¡
t;?A
-
ffil;l '-fi
"ü9,üEl
1O. Lecture d'un compteur á (adran
Quel volume d'eau indrque le cadran de cet
ancien compteur á eau I
Exprlme le ¡ésult at en litres, puis enmétres cubes.
ll.
14. Masse d'un litre d'alcool á brüler
Marion place deux bouteilies vides de capacité
1l sur les plateaux d'une balance. La balance est
en équilibre.
Elle remplit ces deux flacons, l'un d alcool á bruler et I autre d'eau- Pour que les deux plateaux
soÍent en équilibre, MaÍon rajoute sur l'un
d entre eu¡ trors masses de 100 g. 50 g 10 g
o_uelle est ia masse de l litre d'alcool á búler ¡
tauge du fioul restant dans une cuve
Lucas veut connaitre le volume de floul restant
dans sa cuve. Il plonge un báton et mesure la
hauteur atteinte par le liquide.
ouel est le volume du fioul restant dans la cuve ?
l,Cuve
pleine
15. Masse de 1 litre de fioul
Damien utilise un arrosoÍr pour transporter dL
fioul. Ilp¿se son arrosoir ride, puis rempli d'eaL
Il trouve 0,7 kg, puis 10,7 kg.
a. Queile est la capacité de l'arrosoir 7
b. II pése ensuite I arrosoir piein de fioul et troL
ve 9 kg Quelle est la masse de 1 litre de fioul ?
lro..
6,v @,2 @o
¿':-7 a":,7 L!!r7
Mesurefa¡te par Lucas
12. Dét€rminat¡on du volume d'un cylindre
sophie détermi¡e le volume d'un cyirndre métal
16. Á chacun sa masse
lique de diam¿tre 2,8 cm et de hauteur 10 cm.
a. calcule le volume du cylinfue
b. Elle vérifie ensuite son résultat á I'alde d'une
éprouvette gnduée en millilitres dans laquelle
elle a versé 120 mL d'eau.
O_uel volume lira Sophle apr¿s avoú i¡troduit le
cylindre dans l'eau de l'éprouvette ?
Rappel: volume d un cylindre = Trrr'"h
Attribue
á chaque
nom sa masse
Noms
p¡lUomme BlÉléphant
in nomme I nelon
úf,Cedse
|=¡-looml d'eau
Masses
1. 200 g
4' 4E
68
I
2,72k8
5. 100 g
3. 1kg
6. s20 ke
'roblémes
17. oui a raison
18. [e pack impesable
?
auriosus affirme avoir un demi lltre de nz
dans son bocal. Dubltos conteste cette
affirmation.
Ton probléme :
explique
pourquoi,
Culiosus ou
Dubitos,
a raison.
Pour te mettre
sur la piste :
.'eau, plopose une
e- perrence montrant qui a raison.
Dorian a acheté un pack
de 6 bouteilles de 1,5 L
d'eau minérale.
Il veut mesurer
la masse du pack
avec la balance
de la maison.
Ton probléme :
comment Dorian
doit"il procéde¡
sachant que la balance
de la maison ne peut supporter une charge
supérieureiSkg?
PouY te
mettre sur la piste
:
Calcule la masse d'eau contenue dans
les bouteilles.
o
19. oui, ('est possible
on veut mesurer le volume du solide
A, mais il n'entre pas dans
l'éprouvette
B.
^*,ü
Ton probléme : explique, i I'aide de
sch¿mas, comment tu procédes.
Pour te mettre sur la piste :
Utillse le matéiel E, C et D.
ZO, Qu¡ a toÉ ?
Dubitos affirme qu'en mélangeant 50 mL de sable
avec 50 mL d'eau. il obtient un volume de 100 ml.
Curiosus n'est pas d'accord avec cette afflrmatlon.
Ton probl¿me: e)tpüque
pourquoi, Dubitos, ou
Cur¡o6us, a tort.
Pour te méttle suf
la piste :
. En utilisant deux
éprouvettes graduées,
du sable et de 1eau,
propose une expéñence
montrant qui a raison.
21. Combien 9a contient
tu peux trouver le matériel schématisé ci-contre.
Ton problérne: détermine la capacité de chacu¡ de ces objets.
Pour te mettre sur la piste :
utilise de l'eau et un bocal de capacité 1L;
cherche combien de velles d'eau sont nécessaires pour remplú le bocál
cherche ensuite combien de cuilléres á soupe sont nécessaires pour
rempllr le veÍe d'eau..
Dans la cuislne,
69
Mesu¡es des volumes et des masses
i
1
Découvrons
le cycle de I'eau
a
iYsr{Et
{r)
NeiBe
P¡uie
(4)
**U,"""1
i.',-
R¡vi¿re
(6)
.
océan
I
(1)
I
i,
.j
r
Sous l'action de la chaleur, I'eau des océans {1), des lacs, des riviéres s'évapore lentement. ll se forme
alors u¡ gaz inv¡5ible I la vapeur d'eau (2).
Cette vapeur s'él¿ve dans l'a¡r et rencontre des zoneg plus froides. Elle se condense et devient de
fines gouttelettes d'eau ou de minuscules cristaux de glace quiforment les nuages (3).
L'eau retombe alors sur la Terre sous forme de gouttelettes de pluíe (4) ou de flocons de neige (5).
Lorsque les beaux jours reviennent, la neige redevient liquide I elle fond.
Toute I'eau llquide qui aÍrive sur le sol peut ruisseler, alimenter les fleuves et les rivi¿res (6) ou s'in
filtrer dans le sol (7).
Un jour enfin, aprés un temps plus ou moins long, l'eau retrouvera la mer.
Peux-tu répondre
VOCABUTAIRE
1
Rel¿ve tous les mots du dessin qui évo'
quent I'eau.
so!s trois états
état sollde, I état lqulde,
L'e¿Lr ex ste
I
léiat gazerx.
ch¿ngeñent d'ét¡t
Pass¿ge d'un
éi¡t
á
u¡ ¡utf€.
cycle
?
v
suile de phénom¿nes quis€
rép¿tent dans le mér¡e ordre
2
Pré.ise, pour chaque mot relevé, dans
quel état se trouve l'eau.
I
Rel¿ve les verbes qui évoquent
gement d'état de l'eau.
4
72
E
u¡
chan-
Pourquoi parle t-on de cycle de l'eau
?
;
}
Apprenons i reconflaifre
la présence de I'e¿u
:
Test de l'eau
Reconnaissons la présence d'eau
. Versons un peu d'eau dan5 un tube ; essais
.
contenant du sulfate de cuivre anhydre.
. observons.
d'orange, lait, vinaigre, huile).
. observon5.
Recommengons l'opération avec différents iiquides (us
I
ge
Vlnaigre
*b
I
tl
5u
., I Test de l'eau avec du sulfate de
anhydre.
cuivre : r:
liq
lf¿te
t,r
.; : Test de reconnaissance de 'e¿u dans différents
u
ides.
Peux-tu répondre
I
?
. quelle est la couleur du sulfate de cuivre
anhvdre (- .) ?
1
. 2 Qu ob\e've-t-on lorsque Ie sulf¿te de
)! cuivre anhydre est au co¡táct de I'eau {i',,:.,) ¡
.r : 3 'que signjfie " aniydre, ? Quel est le
j contraire de " aniydre "
?
4 , Que se passe-t-jl dans les tubes a, b, c, et
¿ (:i;.:i) ? O_ue peut-on djre de ces liqujdes 7
73
E-
L'eau dans ious ses États
llLes trois états de l'eau
L'eau egt padout présente sur feÍe, c'est pourquoi on
appelle notre pla¡¿te la plan¿te bleue o iFrc.l).
"
L'eau peut exister sous trois états :
. C'est un liquide dans les océans, les lacs, les fleuves,
les na?pes souterraines.
Da¡s le langage courant, le mot n eau désigne l'eau
"
l'état liquide.
.c'est un solide dans la calotte polaire, les glaciers,
la neige,la gréle.
L eau á l état soljde esi appelée glace
"
".
. c'est u¡ gaz invisible dans 1'atmosphére.
L'eau á l'état qazeux est appelée vapeur d'eau,.
"
á
sur Terye,l'eau existe á l'état liquide,
gazeux.
á
l'état solide et á l'état
Frc.l :
La
Terre vue
de
(2)Propriétés de chaque état
a. t'état liquide
. L'eau, comme tous les autres liquides, ne peut pas étre saisie á
la main et n'a pa9 de foyme propre : elle pre¡dla forme du récjpient qui ¡a contieñt (Frc.2).
Quand on latransvase, elle change de forme mais pas de volume.
. on appelle surface libre la surface d'un liquide en contact avec
I'air. Dans un récipient quelconque, cette suface libre est toujours plane et horizontale (Frc.2).
Frc. 2 . Un liquide prend l¿ forme du récipient qui le contient. Sa surface libre est plane et horizontale.
74
espace.
:
L'état solide
-:
glace, commetous le5 autres solides, peut étre saisie álamain
posséde une forme propre et un volume bjen définj.
=:
:. L'état gazeux
,:
vapeur d'eau, comme tous les autres gaz, prend la forme du
-:.jpient qui la co¡tient.
-e occupe tout I'espace qui lui est offeli.
Jn liquide peut changey de foime mais pas de voluñe.
Jn solide conserve sa forme et son volume.
Jn g¿z peut changer de forme et de voluñe.
t3lTest de reconnaissance de I'eau
-: sulfate de cuiwe anhydre (c'est-á-dire qui ne contjent pas
::au) est une poudre blanche qui devient bleue en présen(e
l
eau (Fr6.l).
-:rsque le sulfate de cuiwe est mis en contact avec dujus d'oran
du vinaigre, du lait (actiüté 2), on corstate qu'il devient bleu :
:ei produits (ontiennent de l'eau. En revanche, e¡ présence
:-aui1e, i1 ne se passe rien : l'huile ne contient pas d'eau.
::.
,e sulfate de cuiwe anhydre blan( permet de détecter l'eau
devient bleu en sa présence.
I
:
FIc.3 :
>> Tens
L'en¿¿"trÁ.el
ÉTAT soLtDE
srace
5,5 ei7, page79
feau au contact du 5ulfate de
cuivre.
p¿r I'im¿ge
Érar ueutDE
ETAT GAZEUX
on peut
invisible
@
66\
\.\
t:i I
defórme
T::i":
,
ie.ón<érue
-f "- :,1
'.-l
--l--
A mon contact,le sulfate de cuivre anhydre devient bleu
75
L'eau dans tour ses états
M@
UEE@qfff
L'equ
dq¡r¡ I'ongo nils'rne,
Notre corps est cot'rstitué i 65 % d'eau, ce qui correspond ¡ envifon
.l< lirrcsdi,ru pourunepcr.o rlede-ULilogrrmme..
Malheure semenq le colps humain ne per:t pas srocker l,enu, il l,élimi
De en pe naneDce : urile, tr¿nspiration et respi¡ation. De plus, les
qrantités cl eau ainsi perdues !.¿r¡il:nt en fonctior de la chaleur et de
l'activité physique. L'Homme cloit donc chaque jorr subvenir i ses
besoiDs en eau, en brrl.ant, et en mnngeant (les aliments contiennent
beaucoup d'eau).
La soif est d'ailleurs un mécanisfle pa¡ lequel l'orgxnisme ( al-errit,
qu'il est en érat de déshydratarion et c'est polrrquoi il n,estpas bon d,ar
tendre d'avoir soif pouf boire.
Chez ur adr te, il faut eoviron 2,5 litres d'eau par
1- Á quoi sont duet les peftes en edu de roryanbme ?
tour doÍrt enviroD l litre estapporté parlesalimerts
2- Coñment peut-on aoñpenset ces perlet ?
l:t 1,5 lire p'¡ les boissom.
3- Est-¡l vtdiment nécessahe de compenset aet peftes ?
sans apport d'eau d'aucuÍre sorte, l'homme ne peut
pas vivre plus de d€u¡ ou trois jours; s'il boit saff
http,//wl,vwcnfs.f i/fr /dossiers/doseau/decouv/
mrnger il perit .rini\re er)\iron qurranre Jour\. a
urages/eauOrga.html
condition de 1le fbunir aucun efforr.
6!E@mG
U¡¡e
népoÉitio¡r inégole
Si globalement la qua¡rtité deau douce disponible clmque année sur Terre esr
importante, localement les siluations sont tr¿s conftastées : dans ceftaines régions,
la sécheresse donúle, dans d'aut¡es cependanr l'eau coule en abofldance. ¡i.z
Les régions qui manquent le plus cruellement d'eau sonr sinrées le loog des
tropiques ou au centfe du continent eurasixtique_ Ce sont
des régions arides. l'évapor:rt¡on y esrt1¿s forre €r les préci
pitatioÍrs exc€ptionnelles (en jaüne surla figure 2).
loure5 le\ rurrei region. du ¡llobc ten venlur lr irsure 2)
di.po.enl d e:ru en qu¡nüte.uñrs,rnre Fn(adcsecheres
se, les pays de ccs régions peuvent toujours avoir recours ¿
des fésefl'es d'eau, ¡otamment soüterraine, ce qui ll'€st pas
possible dans les auÚes régions.
Cette situation pourrait encore s'ag€¡mve¡ car les déserts
s'étendent: i1s couyrent aujourd'hui ,10% des terles émer
gées du globe.
1- Qu'appelle-i-on eau douce ?
2- Peut-on en trcuvet fdcilement tur tout le globe
3- Pouryuoi existe-t-il det Égions aridet ?
?
http ://www.(n'5.f r/cwdosslérs/doseáu/decouv/cyde/¡epartiE¿u.htmt
I
76
*'@
Le¡ difféne¡¡t¡
ild@
nuqg€A
Toüs les nuages nc sont pas des nuages de p¡uie. Certains so¡t
des nuaSes dc beau temps.
On distinguc les nuages selon l altitude;i laquelle ilsvogu€nr.
. I€s nuages les phrs éler'és onr des noms composés de. ai, rf)
"
cinaslratus. cr'racutnlus).
.fes nuages d'aLtitude morenne llottenr entre 3OO0 m €t
6000 m d'altirude. Ils porlent des roms en " d/to , (altocumul^t etahoshntus).
. Les nuages inféricürs sc trouvent :¡ moins de 3 00O m d'¿ltitude. Ils sont aononciatcurs dc mauvais temps. Les c rnuln,1ímb*s an¡ sont des nuages sombres qr¡i déclencben! lcs
orages parfois accompagnés de grélcs.
<ch't'us,
\-
O_u'ett-ce
qui Nme¡ de d¡stínguer
¡es
trcis .dtégoiet de
2- Noñme un nuage t¡tué d 7OO m d'olt¡tude, et á 4000 ñ.
3" Sout quelétat se trouve I'edu dans un nuage?
4- Quels tont les nuaget qu¡ ahrton.ent le hauva¡s temps ?
-.ahrertro¡r5 (en h¿Lri) €t un c!mrlrs (en b¿t
http ://www.za.lola.com/general/code3/sairon5/s¡voirb.arp
Lteor¡
,ru¡"
Elr@
le¡ qutn€A plorrite;
Aux premiers temps de leur formatiol1, toutes lcs pla[¿tes du qsr¿me
solai(e ont possédé de l'cau. Vo) ons ce qu'll en est aujourd'hui.
. Mcrcüre esr la plalr¿te h plus proche du Soleil.
Fortemeit cll,rufTée, son cau s'est proriressivemelt rransforfiée en
vape r d cau. C€lle-ci a dispan¡ et llercure est mainren¡Dt unc pla
n¿tc s¿che.
Cependant, les obse¡varions radar rév¿lelt qu'elle contiendrait
encore dc la glace elrlprisonnée au fond de crrt¿res situés au
nivcau cle ses p6les pel pétlrcllemenr ;i l'ombre.
. Vénus cst une plan¿rc semblable i la l-eÍe par sa tdtle er rr
massc, mais elleestplüs proche du Solcii. Commepour Nfe.cure,
son cirü s'cst vapo¡isée. Aujourd'hui, la quantfé dc vap€ur ¡ee
únre c$ faible. Si elle étaitliquide, clle formerait ure pellicule de
20cm cl épaisseur sur la surf^ce de la plan¿re.
. Plus éloignée du Soleil que la Terre. Mats aurair é!é. il _v a long
temps, partiellement r€couve¡rc pa¡ les flois. M¿is safls que l'on
sache co nel1t, elle s'est alo¡s refroidie. So¡ eau liquide a clispxru €r
une ¿rrormc calotte E aci¿re est apparue eD son póle Nord.
1- Sous quel(t) étdt(t) se trcuve l'eau dujoud'hui : tur Mercure ? tur Vénut ? tut Mats
2- Poutquoi I'eou de Mercute et de Vénus s'est"elle trcnlotmée en vapew ?
?
sw Tefte
http,//www.cnrr.frlcw/dorl€rr/doréáu/decouv/!niveu/eauPlan.html
I
I
?
ü\,"is
t,
irü
il\sYfr
N'il
Apprendre
á représenler un liquide
dans un récipient
I
Comment faire
ler cas
fléche
indique
le niveau
du liquide.
La
d'une teinte uniforme,
detralts horizontaux,
2e cas
fléche
indique
le niveau
du liquide.
La
tro érape
Le
vase en inc lné,
i fa!tvei er¿ dessiner
horizontalement
¿ rrrrfa.F llhrF
3e cas
Le récipient est
rempli au
maximum.
Le
point le plus ba, du bor¿
¿! venefixe e nivéá!
de la surface l¡bre.
Déss ner
rn tr¡it horiTont:
4e cas
fléche
indique
le niveau
du liquide.
La
t'-
er¿oe
,a-:,,
r, .
'
F. n én F nrvea- da , es \I //
"u
V/
¿eu, p¿.t es¿e l¿roso,
a' des
de' vase,
v¿se, conrmunicants).
co-mmmicarg
kas
I
DessinerdeuxtÉlts
horizontaux a! méme nlveau.
5e cas
récipient
est rempli
au maximum.
Le
|i\
l,r
.
.
re éiape
point le plus bas du bec
fi¡e le ¡ ve¿! d! liq ulde
d¿ns ler deu, paafles
(v¿ses commun .¿ntsl.
Dessiner¿euxtralts
horizoniaux au nrénre ¡lveaü.
Le
\
'74
I
2"
t
et t" éráper
orm"
et- ",
Pour
I
le sts
les trois états de l'eau
Test de reconnaissance de l'eau
l.
5. Recopie et compléte
Recopie et compléte les phrases suivantes á
l'aide des mots bleu et blanc.
1. Le sulfate de cuivre hvdraté contient de
I'eau, il est ...
2. Le sulfate de cuiv¡e anhydre ne contient pas
d'eau, il est ....
3. S. or d oLle qL- o res gou--e. d Lr - oots. or
'on'et'" de éd- r.. d I "L ¿ - oe Lutvle
anhydre, ceiui ci devient .-.
Trouve le bon état
Noa r elel"'dpl""-qLiLo'r".por dd, .aLLt
de ces mots
Mats
e aeig". pl-p ,ape"r tc"b",a. ^"t.
-alo
qrele,ÍLeüve
2. cho¡sis l'endroit
Oü se trouve l'eau que l'on ne voit jamais
?
6. Recopie et compléte
Recopie et compléte par des croix le tableau
suivant :
Huiie Vinai$e
Propriétés de chaque état
3. Vrai ou faux
Réponds parvrai ou faux arrx affirmations sui
vantes et coÍige celles qui sont inexactes
1. Un liquide peut étre saisi á la main.
2. Un liquide prend la forme du récipient qui
le contient.
3. La surface libre d'un liquide est plane et vei
7. Trouve la conclusion
Rédlge la conclusion de cette expérience.
'l
tlcale.
4. Un solide n'a pas de volume ptopre r il peut
étre comprimé.
5. Un gaz peut changer de forme mais pas de
volume.
4,
Recopie et compl¿te
:]
I
I
Recopie les schémas et teprésente l'eau qu'ils
Résumé du cours
contiennent.
les récipients sont rempiis au maximum.
8.
[.] tJ lu
Eprouvette
Vere
á pled
Bécher
lube
; ess¿is
Recopie et compléte
trois états de l'eau sont l'état -, (glace),
l'état ... et l'état... (vapeur d'eau).
2. Un liquide couie, il piend la ... du récipient
qui le contient mais conselve son.,..
3. " , ll¿ - l bre d Lr iqLioe e,t... Ft ...
4. Une substance qui contient de l'eau colote
en ... le sulfate de cuiwe ...
1. Les
Mots áutiliser. Anhydre. ¡o¡me. Solide. Bleu
. GazeLt . Plane liquide Houontale . Volume
'
'
Tub€
en U
79
L'eau dans tous ses étate
,
!Exercices
¡r!
I
9. L'eau sur la Terre
Le
12. Anhydre ou hydraté ?
le professeur a réalisé l'expérience sr.rivante
pour préparer du sulfate de clrivre blanc
tableau donne, en pourcentage,la répaftition
de l'eau sur TeIIe
rP"-"""t.g;
t"; lri";
riquia" ;.¿;.;
Et"t d"
gt,t
Solrde
C,la.;er\
,.rouide
'
co ,
Vapeur
Atmosph¿re
sd
1aPDe9
eau
/*/
bta¡c C/
I
sut¡¿te
2,1\
-.
l
¿'i",
1a..,
0-64
Dllf'¿lloJe'
il
l
0,001
4&
t. Quel est le pourcentage d'eau á i état liquide ?
á ]'état solide ? á l état gazeux ¡
2. O_uel est Ie pourcentage d'eau douce que
l'homme peut utiliser sur T€rre ? Justifie ta
Début du cha!ffage
A¡rét dl] chauffage
utilisant les mots : se déshydtutet, hydraté eI
hydle, explique comment on obtient du sulfa
te de cuiwe blanc á palrir du sulfate de cuivre
bleu
En
,
reponse.
lO. oes piéges pour l'eau
Dar, son yc-e l^au pe.J. ,. I o-vó pr 5ó dü
plege. La f,gure mont e trois e\e¡ pl". d'piége"
n
13. [a caravane penche
Pierre aide son pére á mettre en place la caravane de faqon á ce qu'elle ne penche pas.
pour l'eau.
glacier Une nappe d'eru Une bouteille
rnontag¡e souterraine d'eau minérale
Un
e¡
Explique, pour chaque exemple, pourquoi I'eau
est piégée.
11. y a-t-il de l'eau dans le pain
D'aprés la figure, imagine ce que Pierre est
train de dire á son pére.
?
Au cours dune expérience faite en
classe,
14. De la neige au glacier
lis le terle suivant avant de répondre
Mathilde a déposé du sulfate de cuivre anhydre
sur du pain la sonneie du Collége a retenti et
Mathilde n'a pas eu le temps d'obseruer le résultat de Iexpérience.
\,ol - ce qu elle observe au boLt d une .emaine
A
tr¿s haute attitude et dans Ies Égíons polaircs, i]
pleut rcrcment. En tuíson de Ia basse tetlpétatute,
l'eaü des nuages est sous fotte de minutcules cristaux de glace. a_uand íIs 9'agglont¿rcnL ils foúnent
des cristaux de neige qui tambent en flacons.
Av sol, Ia neige s'accümule en coüches qui se tassent
sous \eü/s poid,s. Les cristaux se soudent entte eux
pour former des grains de glace.
Le poi¿ls, continúant d tasser les grains, finít par les
soü¿ler pour constituer des blocs de glace. Ces blocs
se soudent a leur tou\ farmant le glacier.
-q
Explique pourquoi Mathilde ne peut pas conclure que le pain contient de I'eau.
ATTENTION : Ie ru¡la te de cuívrc est un produit
Reldve et explique les mots qui montrent qu.
la lallle de ld gla,e a.gren-e de l¡ ne.ge a.
giacier.
nocií
80
I
?¿,
(:'
?roblémes
:-t
31
lt'c u\i L:
16. Quia raison
?
ln utilisant
son
ordinateur, Florent a
représenté toute l'eau
sur Terre par un disque
(voir cr-contre). Puis 11 a
représenté une partie de
cette eaLr par un secteur
angulaüe. Mais Florent a
p¡-mF (or oo.L tor I
'1
en oubhant d y mettte une legende
Ton probléme : retrouve la légende oubliée
pa! Flotent.
Pour te mettle sul la piste :
o Védfie avec un rapporleur que l'angle
du
'._'_ ",C . a e rougF ,r.ó o .q .e esr o c'1
Caicule le pourcentage d'eau représenté par
le secteLlr angulalte (rappelle toi qu'un cercle
correspond á 360" et représente 100 %)
ú Reche¡che, dans le tableau de
l'exe¡cice 9,
le pourcentage le plus proche de ton résultat
précédent et rédige la légende oubliée par
o
Florent
Le professeu¡ a
demandé de tracer
une hodzontale sur le tableau en utilisant
une propdété de I'eau liquide.
e Sylvain et Rémi utllisent un tuyau
transparent rempli d'eau colorée.
ó Audrey prétend qu'avec un bocal rempli
d'eau colorée, elle sera capable de faüe
le tracé demandé par le professeur.
Ton probléme : explique pou¡quoi
la méthode de Sylvain et Rémi,
ou de Aud¡ey, est la meilleute.
Pour te mettre sur la piste :
Décds les deux méthodes et trouve
la méthode la plus précise.
18. L'eau du cháteau
17. Le faiseur de pluie
Eau tr¿s
Pa
t,Lp'ete1qq
Ie cháteau d'Eau constltue le
oeuf-¿.epeL/o_l
il chauffe de I eau et constate alr bout
de quelques instants qu'ii pleut á
i'intériew du ¡écipient.
Ton probl¿me : éxplique comment se
folme cette pluie.
Pour te mettre sur Ia piste I
Fais un schéma montrant le trajet de
I eau au cours de cette expédence.
lxplique pouiquoi on chauffe et
pouiquoi on utilise des glalons.
réseffoir por1l I alimentation
en eau d'un€ agglomération.
Pow que l'eáu puisse couler
aux robinets des
appadements et des
maisons, il faut surélever
1e
I
cháteau d'eau.
Ton probleme : comment l'eau fait-elle pou¡
lemonter dans les maisons ?
Pou¡ te mett¡e sur la piste : re¿],.e des e\pet_er, e.
avec de l'eau et le maté¡iel représenté sul 1a figure.
8l
L'eau dan5 tous ses états
Solidifiication
et fusion de !'ecu
glace.
Quand il fait trés froid, l'eau géle : elle se transforme en
Li fonte des ne¡ges sur les montagnes se produit au printemps quand
le temps se radoucit.
@ Á quelte tempérqture I'eau passe-t-elle de I'état líqltíde á I'état solide
O A quelle température I'eau passe-t-elle de I'éta.t solíde d I'état líquíde
?
?
Qu'arlvetil ¿
ce
iri*
peu d'histoire
Doc.o
Pten¡¿rc nitsion en Antarct¡que de )ean
Bapt¡ste Charcotá bard du k Fnnea¡t
"
o Nommer
lee chanqement'
frold intense ei de lá g ¿ce omni
Présente, les explorations polaires o¡i iou
jour, été des entreprise, pérlleuses.
Entre 1903 et 1905, le¿n Baptiste
En ¡aison du
d'ét
Charcot réallse sa premiére mi5sion
e¡ Antarctique. En 1993,llexplore
e 6roen and et lnstalle une nrls
sion ethnographique dirigée par
Paul Énrile Victor. En 1947, cett
ato
o 9uivre
l'évoluLion ¿e
lempérature
Paul'Émile Victor qui dirige les
la
expédiuons polaires au Croer and.
de I'eau que
I'on refroidit.
o 9uivre
l'évolulion de
la
iempé"alure
de la qlaae qui
se réchauffe
o Dietinguer
qu| de la maeee
ou du volume,
varie lors d'un
chanqement
d'ét
Á quelle condition peut-on scu pter cette téte de
dinos¿ure dans la glace rans qu'e le ne fonde ?
r-8J
Solidifi.ation et fus¡on de l'eau
at
Déterminons la tempérafure
de solidification de I'eau
,' . Refroidissement
de I'eau
: .' PrépaYation de
I'expérience
lntroduisons de l'eau pure dans
un tube á essais. Plongeons un
therrnom¿tre á l'intérieur pour
mesurer sa température.
lntrodu¡sons le tube á essais
dans un mélange réfrigérant et
déclenchons aussit6t le chrono
, , Relevé de
la température
Relevons la température
et
observons l'eau lors de son
refroidissement.
métre.
(min)
0
cc)
11
4
1
1
0
0
La gl¿ce
0
0
5
6
1
o
8
1
9
-.. !
Le ¡nontage expérimental.
Peux-tu répondre
jl
Refroidis5em€nt.
i, r ,
Résultá15.
?
Explique la djmjnutr'on
delatempératu-
3
Da¡s quel état
se
trouve I'eau lorsque sa
le de l'eau contenue dans le tube á essais température est inférjeure á 0 "c (i ,r J ?
(: : :)?
4 o-uelle est la température de solidifica
2 Qu'observes-tu dans le tube á essais, tio¡ de l'eau ?
lorsque la teñpérature atteint 0'c et pen
da¡t toute la durée durart laquelle elle
reste é9a1e á 0 "C (: : ,') ?
84
I
it
M¿sse ef volume
lors de la solidificaf¡on de I'eau
Masse et volume
i
.
Solidification
de l'eau
l'état liquide
.lntroduigons de I'eau pure dans
Jne petite éprouvette graduée.
Repérons le volume versé.
. Plafons I'éprouvette graduée
rur le plateau d'une baiance et
Masse et volume
i
. Faisons séjourner l'éprouvette
remplie d'eau dans le congéla,
teur.
. Sortons ¡'éprouvette lorsque
l'eau est á l'état solide.
'alevong se masse.
l'état solide
. Eesuyons l'éprouvette et p¡afoni-la 5ur le plateau d'!ne
balance.
. Relevons rapidement la masse
de I'ensemble et le volume de la
glace.
[-
Premiére Desáe: l'eru est
Sortie du congélateur.
Deuxi¿r¡e pesée: l'eau est
solide.
Peux-tu répondre
!:l;la'"',",.'
4\:r'¿i"+ti,ü;is"
elp;ou\err\;
1",",4".,
d eau
?
,I
Pourquoj doit-on essuyer l'ép¡ouvette graduée á 5a
sortie du co¡9élateur, juste avant de la peser (, ) /
r
voluñe de l'eau (,,,:' ) 7 de la glace (
)?
3 Quelle est ia maste de l'ensemble lorsque l'eau est
liquide ( : )?
4 La masse change-t-elle lor5 de la solidification de
I'eau ? Méme question pour le voiume.
2,
Quel est le
85
Solidif¡cat¡on et fusion de l'eau
1
)Solidification et fusion
L'eau sur Terre se présente sous trois états différents : l'état
liqujde, l'état solide et l'état gazeux. Oñ appelle changement
d'état le passage d'un état á l'autre.
a. La solidification
l'eau placée au congélateur se transforme en glace : elle se
solidifie, on dit aussi qu'elle se congéle.
De
b. La fusion
Des glagons abandonnés dans un vere fonde¡t au bout d'un
certain temps (F¡G.l).
on appelle solidification le passage de l'état liquide
solide.
on ap?elle fusion Ie paisage de l'état 5olide
i
á
l'état
l'état liquide.
Frc.1 r Les glatons
fondent
t2lÉtude de la solidification de I'eau
a. observations
Dans l'activité 1, on constate que lorsqu'on refroidit de l'eau
pure sa température dimj¡ue.
Lorsque la température attei¡t 0'C, les premiers cristaux de
glace apparar'ssent : l'eau se solidifie. La température reste
constañte pendant toute la durée de la 5olidification.
Lorsque tout le liqujde est transformé en glace, la température
djñinue de nouveau car la glace se reftoldit.
b. Étude graphique
La courbe de la figure 2 représente l'évolution de
ratu¡e, I, de l'eau pure en fonction du temps, f.
1a tempé-
.
Dans la partie 1,, la température de I'eau
iquide décroit.
.
partie.i ,I'eau se so idifie.
te¡npérature reste constante et égale á 0 "C
pendanttoute la durée de la solidification.
Dans la
La
.
Dans !a partie 3., toute l'eau est sous forme
de glace. Sa température décroit de nouveau.
Frc.2 r Courbe de solidification de l'e¿u.
La solidification de I'eau pure s'effectue á température
constante et égale ¡ 0 "c.
0'c est la température de solidification de I'eau pure.
I
86
t3lÉtuae de la fusion de la glace
glalons d'eau pu¡elaissés dans un récipient 5e réchauffent:
leurtempérature atteint 0'C, ils fondent. Leurtempéra
ture reste égale á 0'C pendant toute la durée de fusion de la
Des
dés que
glace
(F
m
c.3).
fusio¡ de la glace s'effectue i température constante et
0'C.
0'C est la température de fusion de la glace.
La
égale á
rr
Tertt 4 et t, p¡ge
9.1
frc.l
t1!-lLa
: La
températu¡e de la giace en
masse et le volume
fans l'activité 2, on constate que la masse ne change pas lo¡s de
solidification de l'eau.
:¡ revanche,le voiume va e lors du changement d'état_
'a
Au cours d'u¡e solidification ou d'une fusion, ¡a masse de
i'eau ne varie pas mais son volume chaÍge,
L'e¿¿<'¡trÁzl
p¿r I'image
SOLIDIFICATION
"
et
rolúñ¿ augm€nte
Courbe de sol¡difirat¡on
de I'eau pure
t(r¡ln)
¿ 'o\
Courbe de fusion
de la glace
t (nr n)
Liqulde
,,
FUSION
, -,*e
I'evoluoedimrn,é.r
¡e v¿¡e P¿t'
Solidification et fus¡on de I'eau
ilm@ffi
Le¡¡ecret¡
de lq gloce
oü se uouve la glace ?
c)n trouve de la glace en grud€ quantité dans les régions
polaires oi¡ la tempéIelure ne dépesse jamxis 0 oc et rtteint
f¡équemmenr 5o'C. Elle est également présente er haute
moÍrtagne oir elle constitue les glacicrs t c,1.
C est I accumuhriur dc (oucl)e' dc ne¡f,lc\ s¡r(cessive\ q¡)¡
formc cettc glace, Elle conticnt dc I'air, cles poussi¿rcs. des
virus cÍdormjs qui soDt emprjsoDnés depuis Ia lluit des
temps. C'cst ainsi qu'cn Ant¡rctique couche ¿pr¿s couchc,
c'est 400000 alrs d'histoire du climlt de la Ter¡c qLri sont
enfbuis.
Pourquol étlrdier la glace
?
E11étudi'¡nt cette glace. lcs scicntifiques pcuvent reco[stitr¡erle cli-
mat dc 1époque. connaitre sori évolutioD, montrer comme¡rt il a
été lnfluencé p^r lcs gaz resporsables de l'effe¡ de serre.
Pour étr¡dicr cette glace, des machi¡es cffectuent dcs carottages
tÉ.2 c est-ii-dire qu'ell€s prél¿vent úr sol des morc€aux de glace en
forme de c_.rlindre (les carottes) dc 10 cnr de diam¿üe et plusieurs
cent¡ines de matres de lonliueür. Plus la profoDdcur dc la glacc
eÍ$ite cst gfiurde, plus 1es sciertifiques remontent loin d,rns le
temps- l-r g¡ace n a p¿s fi¡ú de nous dél'oi¡er ses scc¡ets.
t
1- O-uelles sonl let dillércntps votiétét de gloce que I'on rcncontrc tur Te e ?
z- Expliquer [a phruse u Plus la profondeur de la glace extraite ast g.ande, plur les
scientifiquee remonteñt loih dans le temps
".
3- o-u'est-.¿ qu'oh dppelle I'effet de teffe ?
http ://wwwj¡ber¡t¡oñ.f rAcieñces/a(t¡r/200l0328mena.html
@
ffiE@EE@
Lq découwe¡te
du p6le Nord
du p6le Nord donna lieu i dcs multiples tcntati|es
infiuctueuses. De nombr€uses cxpéditions périreflt dans le froid
polaire.Il fallu rttendrele 6avril1909 pour qu'un A]1léricaiD du nom
dc Rob€rr f&\'in PcafÍ FE.t panienne á l atteindre. Il
étxit aidé dnns sa tache par son servi€ur llenson. par
1- Quel autrc nomdonne-t-on dux esquimdux
des esquimaux ct des traincaux tüctés par de nomz- Ddns quel océan est s¡tué le póle Nod ?
brcux chiens. Ce n cst qrfau bout de plusieurs tenta'
3- O-ui a découveft le p6le sud ?
rivcs déburées eD 1891 qu il atteignit le póle Nord eD
pa(ant de l ouest du Groenlxnd. Le docteur Cook préteodit irvoir atteiot le póle Nord cn 1908 mais c'est A
htip:/Aerykes.worldnet.
Pea4'qu on attribua ¡a décor¡rerte.
ñét/-láráné/histoireo4060.htñ
La conquéte
88
>
Le
illl!ÉE!@
n¡qn¡rrouth
"Jorkov
"
dispan de la surface lerrestre il y a 5 000 ans. Vir¿nt
glaci¿re, ils n'¿uraient pas survécu au réchauffemeflt climatique et i la montée des eaux.
Les mammouths, ancétres de l'éléphxnt. ont
i
l'époqüe
En Sibérie (v¿ste région froide
de
Russie), on a depuis lorgtemps décou-
vert des oss€ments de mammouths
enfouis sous la glrce, ce qui a pern s
leur conserr-¿tiol L'un d'entre eux. su1,
flonrfié (/¿1*or', pesant.l tonnes. a été
découveit er 1996 dars cette régioÍ
Frc4. Apr¿s plusieurs années d'effort,
une expédition franco-¡usse, avec á sa
téte le Franqais Be¡nard Buigues, a réus.
si á l'extraire des Étlacesdaos lesquelles il
était enfoui. Conservé en parfait état. il a
été extrait €n 1999 par hélicopt¿re. Í
ét¿it enrobé d¿ns la glxce pour Íe pas
casser la (üaine du froid. C'est 1a pre'
mi¿re fois qu'une telle technique a été
utilisée. Son parfait état de conselvation
va permetfe d'obterir de précieux refi
seignemeÍts s\rr ses entrailles, sa four¡u
re, sa peau... On sait déiá qu'il vivait ily a
20 000 ans et qu'il est mofi i.l7 ans.
II doit étre conservé dans rür local froid
afin qu'il nl. subissepff d'altération sous
l'a€tion d€ micro'organismes.
Flc.4
b
, -
1- Ou'est-.e aui Doufta¡t ¿trc rctponsable de Ia ditpotit¡on det
ñamnouthsi
2- Poü quelle n¡son lrcuve-t-on det rcttet de mommouth eh
3
- Quel avantage pñsente Ia .onseNat¡on pat
Ie frcíd ?
htip ://www.multimania.com/elef anteh¡esel/elephant/mammouth.htm
ra;P
con¡e¡r¿otion
EIEE@
pq¡. le fnoid
Les aliments sont susceptibles d'étre dégradés en ¡aison notamment
de la prolifération rapide de microbes. Pour les conserver. on peut les
refroidir dans un réf¡igé¡ateur ou ün congélateur rE.5 .
T
("c)
Dévelotpement ralenri
DéreloDbehen¡ stobDé
Dsdop!eme¡r stoppé
- la'c
t8'c
1- Pouryuoi peut-on .ohteruet let al¡ments plut longtemps dant un
congélatew que dant un Éft¡gémtew ?
2- Qu¡ des légumes ou des @uft doit ¿tre .onteNé A plus bdste teñpérd-
turc ddne un Éfigémtew
3-
O-uel
danger pfttente
gelet pot lo su¡te
le
?
fait
de
d¿.ongelet un oliment puis de le rc.on-
?
http ://wbl64/lerelaúinternet. com/ccclfroid/f roidiempéntures. htm
89
Solidifi(ation et fusion de l'eau
tF*
Apprendre á tracer
un graphique
I
lors d'uñe expédence de solld¡flcat¡on de I'eau, on rel¿ve
I
les températures sulvántes
:
Trafons la courbe qul représente
la varlation de la température
en fonction du temps.
l'
Tracer le¡ axes.
surdu papler mlllimétr4 tracer det¡x áxes peryend¡culálres:
.l'axe des abscisses correspond au lemps, t:
.l'a¡e de5 ordonnées correspond á la température, f;
. lndlquer 5ur ch¿que axe ce qu'll représente r (min)
sur I'axedes abscisses et I('c) sur I'axe des ordonnées.
r
fc)
20
l5
:í:
:
'---t
.L--}
10
I crir
5
0
-5
3. Plac.r lee po¡nte sur le graphiqu..
.chaque point est repéré par ses coordonnées tet
. Par exemple, le deuxiéme point a pour
(absc¡55e 1, ordonnée 4);
. chaque po¡nt e5t repéré par une petite crolx.
It{min)
123156789'0n-2
'''-'
-10
-15
::
2. Graduer le: axc¡.
. Graduer chaque axe
:
en
te¡ant compte de l'échelle
lnd¡quée:
Tu prendras pot¡r échelle,
- 1cm pour'l m¡n en abscisie;
-1cm pour 5'C en ordonnée.
. L'orl8ine O est á I'intersect¡on
des deux ares.
4. Trac¡r la courbe.
Tracer au crayon et ¿ m¿¡n levée la courbe qui
par le maximum de points expérlmentaux.
Attention, il ne faut pas joindre un á un les poi
traFnt une llgne brlsée.
r
Solidification et fu sion
5, Trouve l'erreur
L
Corrige les erreurs qui se sont glissées dans
l'indication de chaque température.
Trouve le changement d'état
Nomme le changement d'état qui correspond
i chaque numéro.
o
o
A. Eau
liqui¿e
liqui¿e
C.Eáu+glace
B.clace
!tude de la solidification de I'eau
Masse et le volume
2, Trouve la température exacte
-:.lle température indiquerait le thermo:: :i¡e si il était en fonctionnement ¡
6. T¡ouve la masse
s
O_lelle masse indiquera
la balance si on p¿se
á nouveau la bout€ille
apr¿s sortie du congéla
teur ¡
!.
T¡ouve la bonne courbe
la courbe qui représente l'évoiution
:- . ::mpérature de l'eau pure qui se solidifie.
,
-:-::e
irrL i[r,-
.4- :F'g--
I
I
7. choisis la bonne réponse
Une bouteille en veüe remplie d'eau et bouchée est int¡oduite dans un congélateu¡. Au
bout de quelques heu¡es, on constate qu'elle
est brisée. C'est parce que :
a.le ver¡e se b¡ise si la température est trop
basse;
b.l'abaissement de température provoque
une diminution du volume de la bouteille :
c. le volume de l'eau dans la bouteille aug
mente
Résumé du cours
8.
Recopie et compléte
-. est ]s p¿s5¿g6 de l'état liquide á l'état
solide.
2. la -. est le passage de ]'état solide á l'état
1. La
l--: de la fusion de la glace
' :-o¡sis la bonne affirmation
* - _::::érature de fusion de la glace est la
-: ,,: la température de solidification de
. _: :érature de fusion de la glace aug-: :-..iant la durée de lafusion.
. ., _:-:erature de fusion de Ia glace est
_ :-i-10"C
liquide
3. la température de solidification de l'eau
pu¡e ¡este .- pendant toute la durée du changement d'état. Elle est.- á O'C.
4. Dans un changement d'état la ... reste
constante mais le -. vaie.
Mols a utitiser: Co- .dnro.
Masse. Solldrfi catron. Vólume
Eg¿a.Iuco
.
- at1:
'l¡*efcrces
l
I
1. Recherche dans le
9. 5ol¡dif¡cation du cyclohexane
dictionnaire la significat
du mot perméable.
2. ¡xplique pourquoi
Ana refroidit un corps pur appelé cyclohexane.
Elle reléve sa température toutes les deux
minutes et obtient les résultats sulvants :
éclater
les roches
peuv
?
12. ['eau est-elle pure ?
lulie posséde un tube á essais contenant
thermométre et de la glace. Elle pense qu'il s'i
d'eau pure qui a été mÍse á refroidir. Ana iul l
po.F dc reréver ra .e''lDe ¿' r'p
"J I rr e[ ¿ r
re du rechauffement de la glace.
¡ (min)
0
2
4
6
8
10
T CC)
18
12
5,8
5,8
5,8
5,8
¡ " d-dF,ósresute>
12 14
0 l-6
courbe qui représente l'évolution de la
température du cyclohexane en fonction du
temps.
sur I'axe des abscisses : 1 cm représente 1 min;
- sur l'axe des ordonnées ' 1 cm représente 1 'C
2. O-!el changement d'état subit le cyclohexane ?
3. o_ue se passe-t-il pendant que la température
reste égale á 5,8 "C 7
4. Dans quel état se trouve la cyclohexane
lorsque La température est :
compdse entre 18'C et 5,8 "C ;
- égale á 5,8 "C l
- compise entre 5,8 "C et 6 "C ?
"l -ob r"rrlegraph_
1. Trace la
5
0
-15
-10
'15
Ana a t elle raison : s'agit il bíen d'eau pu
Comment lustifierais-tu ta réponse á paftir d
courbe ¡
13. Du sel dans la glace
L'hiver, dans cefiaines régions, I eau de pluj
transforme padois en verglas. L'eau g¿le
contact du so1 dans la température est i:
deure á 0"C Sur les routes, on répand dL
nour le faire fondre.
i,a température de fusion de I'eau salée est'.
lO. Exploitation d'un graphique
Paul a reLevé toutes les minutes 1a température
de l'eau contenue dans un réciplent que l'on
refroidii
Il a réalisé le graphiqrie suivant
l
inférieure, égale,supérieure á celle de l'eau
16
14. Fournis une explication
14
Barbara introduit un glagon dans une éproi
te graduée contenant de l'huiLe.
Aprés quelques minutes le glagon s'est trar-i
mé en eau liquide : il a fondu.
12
10
8
6
4
2
pl
t(mi¡)
0
-2
o_uelle a été la durée de l'expéúence ?
Dans queL état se trouve l'eau á t = 2 mÍn, á
Huile
t=5minát=8min?
Eau
ll.
Des roches qui éclatent
Aprés les pluÍes d'automne, on constate que cer
taines roches perméables éclatent pendant 1es
grands ftoids en hiver. Il en est de méme de cer
tains callelages enterre cuÍte sur les terrasses
du
glaton
dLgrr' 'r ll olr d''n Le t_- 'a' .o.Lñe
.s.on du g o" . Evpltq le ." cpo*,(
",
I
92
Problémes
15. Déborde ou déborde pas
?
16. H¡stoire de gl¡sse
Introduis un glagon dans
un verre puis remplis le
d'eau á ras bord
Ton p¡obléme : le Uquide
va-t-il déborder lo¡s de
la tusion du glagon ?
Pou¡ te mettre sur
la piste :
Lorsqu'on appuie
avec
Ia pointe d'un toumevis
sur un glagon, on
constate que la lame du
tournevis s'enfonce
dans la glace. on
explÍque cela en disant
que la pression exercée
pal la lame provoque
la fusion de la glace r la
glace fond á une température inférieure a
0 "C, elle se transforme en liquide.
Ton probléme : qu'e6t-ce qul est
¡esponsable de la gllsse du patin á glace ?
fotement
verre plei¡ (eau
glagon)
sur le plateau
+
d'une balance de ménage
et laisse fondre le glagon.
. La masse change-t elle lors d€ la fusion de la
glace ¡
. Le glagon et i'eau liquide qui résulte de sa
fusion occupent-ils le méme volume ¡
n Pose Le
17. Liquide de refroid¡ssement
\
Les
Pour te ñeit¡e sur la piste :
. ch€rche ce qui est présent sous la lame du
patin lorsqu'il glisse sü la glace.
. Explique alors pourquoi le patin ne glisse
pas sur un sol en béton-
I
moteuF
d'automobile
sont refroidis
par un liquide
dit " antigel ,
oüi est enfeimé
dans le moteur.
Ton p¡obléme : pou¡quoi
n'utüse-t-on pas de l'eau pout
tefroidi¡ le moteur ?
Pour te mettre sur la piste ¡
Remplis complétement d'eau une
bouteille en matiére plastique.
Introduis cette bouteille dans
le congélatew.
obserye la bouteille au bout de
quelques heures.
18.Les barriéres de dégel
Au p¡intemps, dans certaines ¡égions oü les hivers
sont dgoureux, on installe des ba¡ri¿¡es de dégel.
Cela signifie que la ciiculation est inteidite aux
véhicules lourds.
Ton probl¿me : poutquoi installe-t-on des
batrléres de dégel su¡ cértai4es routes ?
Pou! te mettre sur la piste I
. cherche comment vade le volume de I'eau
enfouie da¡s le sol iorsqu'elle géle ?
. cherche ce qu'il y a á 1a place de la glace lorsqu'elle
fond et que l'eau s'évacue dans le sol par infiltEtion
. Prévois ce qui se passen si un véhicule lourd
passe sur ce sol dégelé ¡
93
I--
Solidification et fusion de I'eau
?
er"F¿ri.:lis:]ia.le
Suivons la fempérature
au cours du chauff¿ge de I'eau Pure
I . Chauffage de I'eau
1- Préparation
.lntroduisons de l'eau
pL.rre dans
un ballon.
.
Plongeons un thermométre á
l'intérieur pour mesurer sa tem-
. Disposons le ballon sur un chauffe-ballon que l'on
accionne
et déclenchons aussitdt le chronométÍe.
. Relevons la tem pérat u re toutes les minutes.
pérature.
I
eau est
á
fétat
liquide
sÍl
:
-t
l'eau
liquide
I
se
transfome
en vapern
;:rú
i;
fii.:
Le montage-
I Le chauffage de l'eau.
Peux-tu répondre
ln*,ti*1'ont
que
jarnar:
Ne
:.ra,s
?
!
1
I
lli".:'i;+'.
.!
¡
?'l
. Oue mesure t-on avec le thermométre (Fic.')?
2. Pourquoi la température de l'eau s'él¿ve t-efb
(ii4",')?
3 . A quelle température I'eaLl
pure se
Lra
)¿l me-t-elle en vapeur (É,6.:)?
¡ 4. O-ue dire de la température pendant quel'
i se tra¡sforme en vapeur (itc.:)
96
?
I
F¿isons bouillir
de I'eau moins de roo oC
i
les préparatifs
de I'expérience
llébullition á moins
Relevé de
de IOO 'C
la température
. Portons de I'eau á ébullition .Coupons le cháuffage et fer- . obrervons l'ébullition dans
pendant quelques minutes.
.
Lisons la température de I'eau
tur un the¡rnométre.
l
mons le ballon hermétiquement.
. A l'aide d'u¡e éponge versons de
I'eau froide sur le ballon retourné.
ba
.
le
llon.
Relevons la température.
I
\
Eau
\
Ébullition á roo'c.
\
'elle
5for'
1'eau
¿ moins de
_l
lO0'C.
Peuxtu répondre
|
-.)?
Ébullltion
\a
\l
tdt=
r .
'a
-lífii.1¡¡Ht
i'll'.i;¡'**tt¡,t'"
";l'lJ;il:;¡t*t,r'*-
\ tj,ii*l*tn':t*'
Lecture ¿e l¿ ter¡ néreture
?
1
Pourquoi l'ébullition de l'eau 5'arréte-t-elle
lorsqu'o¡ coupe le chauffage ?
2 quel est Ie gaz qui se dégage dans le ballon et
prend la place de l'air pendant l'ébullitjon {
)?
I Quel changemert d etar sub't le gaz précedenr
lorsqu'on retroidil Ie ballon retoL¡rné (
)?
4
Pourquoj ia pression du gaz au-dessus du liquide
diminue-t-elle lorsqu'on refroidjt le ballon (
)?
5
A quelle
97
I--
température l'eaubout-elle alors
Ébull¡tion de I'ea
u
(
)?
I
(1)Vaporisation et liquéfaction
a. La
vapo sation
L'eau contenue dans la casserole bout (Frc.t) | lor5 de l'ébullition
le liquide se transforme en vapeur. Le phénoméne est appelé
vaporisation.
Un ljnge mouillé éte¡du a l'extérieur séche: l'eau qu'1l contiert
s'évapore. On dit aussj qu'jl s'agr't d'une vapoTisatio¡.
b. ta liquéfaction
Une bouteille sortie du réfrigérateur se recouvre de buée. La
v¿oeJr d eau coaterue dats larmosphere te Lrans'orme en
fi.es gourtelettes au co'rtad de la pa,oi lroide (FrG.2t. Ce phenomére est laliquéfaction.
FrG.l r L'e¿u de la casserole est en
La
La
vaporisation est le passage dé I'étatliquide ál'état gazeux.
liquéfactioñ est le passage de l'état gazeux á I'état liqujde.
ébullition.
Z)lJébullition de I'eau pure
a. Obsewation5
Dans l'activité l, on constate que lorsqu'on chauffe de l'eau pure
sa température s'éléve.
Lorsque la température atteint 100 "C, de grosses bulles de
vapeur o eau envahrs'ent le iiqutde et vienneil eclater á s¡ su,face: Ieau bout. Ceite temper¿lL'e 'pste con\tarte t¿nt qu il
reste de I eau liourde drnq le 1,,¡ilo¡
b. craphique
.
Dans a partle I de
a
courbe, la tempé¡ature
de
.
e¿u pure lquide
Dans a p¿die 2, ló6q!e
l¿ température de eáu
liquid€ atteint t0o.C, es
premiéres bules ¿e va
peur d'e¿u re forment:
'eau bout. cette tenpérature ¡e3te constante
pen¿ant tóute l¿ durée
d! ch¿ngement d état.
On
dt
qu
ele
présente
. Pendant l'ébullition de I'eau,la température reste (onstante et égale á 1O0'C.
. 100 "C est ia terÍpérature d'ébullition de l'eau pure.
l)
Tesis 2,3 et
98
4
page ro3
trc.2: La vapeur d'eau se liquéfie s-.
la paroifroide.
(3t llinfluence de la pression
. L'air qui ¡ou5 entoure appuie sur tout ce qu'il touche: on dit
qu'il exerce une pression appelée pressjon atmosphérjque.
. L'actiüté 2 mortre que l'on peut faire bouillir de l'eau i une
température inférieure á 100'C. Pour cela, jl suffjt de diminuer
la pression qu'exerce le gaz sur le llquide.
.En altitude, la pression atmosphérique est plus basse qu'au
niveau de la mer. Au sommet de l'Everest, á 8 800 m¿tres d'altii¡.rde, l'eau bout á 70 "C. Elle bout á 85 "C au sommet du mont
Bla¡c á 4 800 métres d'altitude.
.En revanche, si la pression du gaz au-dessus du liquide est
supérieure á la pressjon atmosphérjque normale, la température d'ébullitjon de l'eau est supérieure á 100 "C. C'est ainsi qu'elle
:st de 120 'C á l'intérieur d'une cocotte mirute (Frc.4).
Frc.4: L'eau bout á une ternpérature
supérieure á 100 "c dan5 une
température d'ébullition de l'eau dépend de la presiion.
L'eau pure ne bout á 1O0'C que sous la pressio¡ atmosphéLa
fique normale.
La pression atmosphé que normale vaut I
le pascal (Pa) est
I'u¡ité
013
cocotte minute.
hectopascals;
de pyession.
ttTens
L'e'netwü,e.I-
5
et 6, page
l0l
p¿r l'im¿ge
VAPORISATION
Eau Durcchauffee a la Dress¡on
atmorphéÍque o¡diraire
6/6
Vapeur
-r_,
f(m¡n)
La température d'ébullitio¡ de
l'eau pure dépend de a pression
du gaz au dersus du liquide.
¿rQuÉFACTIoN
99
Ébullition de l'eau
r-f¡¡r
Lo prerraion
a a
lrro^P¡r€frqu€
a
L'expérience cruciale
Au ñrr si¿cle, i Florencc er ltalic, lcs pcNonies qui s occupaient du
fonctioDnement dcs folrlaincs dc lavill€ avaient un prohl¡me:¿ucure
pompc ?spiralrte nc poumit f^ire mootef de I'cxu ¡ phs de 10 m de
hauteur ¡u¡essus du lleuve Arno. Ils de¡raDd¡rent i G¿liléc de
Ésoudr€ ce probl¿me. Nlalhfl¡reusement celuiri mounrr cÍ 1642.
C est un aurrc sar';ult ir i€n, llva¡gciistn l or úccli (I60&16,17), quiréa.
lisa I'expédence suivantc. Il pd1 ur tube clc r(rre fcrm¿ ¡r rm bour, le
remplit de mercure ct bolrchx I aut¡e cxlr¿'mit¿ ¡r.ec un doigr. ll rctor¡r"
Da lc tubc ainsi bouché d-¿ns un récipient collen¡nt clu mc¡curc. [n
retir¡nr son doigr. il corrstata quc le nii'cau du mercure da¡N lc tr¡bc
baissait et sc stabilis:üt rl76 c dc lx surflce libre dLr mercure nr6r
ll fourriÍ l-explicarion suñtntc: l air appnic sur la surface libre dU
¡lcrcure co|tcnu daDs le récDient. ll exerce une pressio¡, app€lée
pression atmosphérique, qr¡i empéche le mercure du tube dc s'écoulcr. C'cst cct¡c p¡€ssion qui per et ¡ I'cxu de s élevcr dans les tu.vaux
kxsque lcs por¡pes aspir€nr Ilúr sítué ¿u.dessus.
La variation de la pression atmosphérique
Un savant f¡iDqais. Bl¿is€ }ascal (1621-1662). reprit l'cxpériercc dc
lorricelli etnron a cn 16.i8 que lx p' cssion atnosphérique dima
¡rue lorsqu€ ia¡ti¡ude s'él¿ve. Er homúagc ¡ scs úavaux. o¡l
don[a sorl nom ¡ l'unité de pressjon i ]c pascal (Pa). Au
R
¡rivcau dc l¡ mer la pression atnlosphériqu€ moye¡nc
c.r lul{ hl,.r rlreüon¡r\(Jl\) .( qlli cúrrcrponJ ¡
7a ñm dc me.cürc
I-a pression atmosphóriqüc {arie cn ur mC¡re
licu. Ccs kriations sonl li¿cs aux déplacements
dc. ncn urbJriun\ mÉrcorol, 'S'qtrc..
La mesu¡e de la pfesslon
FrG.l
ExpÉrief.e de Toricel
¡
Un barographe.
atmosphérique
La mcsure dc la pressiol] aú¡osphérique est
inportanle pour les prévisiotrs nét¿orologiques. Desvari¿.ions rapidcs et ir¡rportant€s d€
la pression atmosphériqr¡e annonccflt r¡Ír chan8c'nrert dc temps.
Lc birométrc á n'Iercure cst un lppareil clirectement issu dc l'exÉriencc dc Torricelli. L€ barc
grephe Frc.2 est uD appa¡eil qüi enregistr€ continuellement la variation de l¡ prcssion a¡mosphérique. D¡ns les
majsons. on renco[t¡e pa¡fbis dcs brrom¿tres mélalliques Fic,] .
I
]-
qu¡ áta¡eht foticelli et Pot al ?
2- Au tomñet du monl Blanc, h prcttion atmosphét¡que ett-elle plut élevée ou moine élevée qu'du
ni@óú dP lo met ?
Frc-l
oonnet la valeuL en pos.alt, de Id pt¿tsion atmo-
tphéique au niveau de la met.
'o_uelle ett la valew de la prctsion indíquée ptu le
bdrcm¿trc d'appaftement tÉ.3 ?
l"!tp://¡tvT.aarenne'.f¡lpedago?iets.ph!stre+edat.ollegé/4€me/Fesr¡on/htm,fh¡rtorichtm
100
I
L'orrcátne de lo
MffiÍffiroffi
cocott e-tt¡it¡ute
Deds PrDin (16i1-l r I j) FE.a es! l inverteur clc la machire i vapcur. 1l mct aü point
tür appirrcil, anc¿tlc de ia cocotte- i¡ute. al)pelé ( rligesleut rl'tlllmer¿r, t,c.5 . muni
d'üne sol¡prpe dc sirreté. dcstiné i ra¡nollir lcs os et l€s cuirs dc viande.
l.r'rrljclli\crrf en(ofc ¡pprlc co(onc l|nute rsl un r¡(il)ienl
dans lcqnel on fhit cüire cles :rlimcrts. L eau qu il coDtient es1
portée ?¡ ébullition et Lr vapeur s'écl ppe par un petit orif-ice.
A l intéíeur de la cocotle minl¡le- h pression de la lllpeur
dc¡u est supéricure ¡ la pressior atmosphériquci la lempéraxrrc d ébullitioo de l c.[r esl voisi¡e d( 120 'C. Dc ce Iair. lcs
alificrts cuisent plus virc.
Sur ¡c cou\_crcle de lxppareil on peut constatcr la pféserrce
di¡nc soupal)e de sécLrriré en plus du pcrir orificc duqucl l¡
vapcrrr s'échrppe.
1- Quel
F¡c.4
ett le goz que .ontient une co.olte-minute lo\qu'elle
2- Poutquo¡l eau bout.elle ¿1120'C dant la @.otte-ñ¡hute et pas
AlOO'Caomme ddnt une castercle oñindhe ?
]- Pouryuoi ld co.otte.minul¿ pott¿de-t.elle une toupape de
técutit¿ sut son @uvercle ?
http t/virite.artretmét¡ers.f ree.frlpápin.html
Le bnouillond
ilíiJéi'ltlo é.
HffiWffi
*@
Frc.6 et la brume soflr conslirués pal dc perilcs
gouttelcttcs dcau en suspcnsion dans l^ir. C€s gou¡telettes
lésullel]t de la liquéfactioo dc lá vnpcur d eau armosphériquc
qui se rehoidit. Elles forment un ruage situé pr¿s du sol qui
limitc lavisibilil¿. Lorsquc cette visibilité es! inférieüre iun kilo
n¿trc on dit quc ce nr¡af¡e coflstitue cilr brouilla¡d el lolsqrfellc
est srrpérieurc ¡ Lrr kilofl¿tre on di! qu'il s agit dc b¡ume.
Dans les vües pa¡fois. lc brouilard est m¿lé i de la fumée: on
l appcjlc alors sr?¿)g '.
"
La roséc cst co¡stituée par des gouttelettcs d'eau qüi se forment
par excmple sur les pl¡n(es,l€s flcurs, l'herbc F,c.? . On l obscn'e
de préf¿rcnce Ic matin apr¿s une nuir claitc. sans ve¡rr. Durant la
ruit, le sol se rcfioidit €t l^ rapeul d'cau co[tem]e dans l'air qui
cst pr¿s c1u sol sc condcose. Si le sol cst sufl]sammeflt froid, o¡r
n'obsenc pa.s dc roséc ¡¡ais r¡ne geléc blanche.
L€ brouillard
'1. Quelle est la d¡ffércnce entrc le
brouillad et lo btume?
2- Quel est le changeñent d'étot rcspontable de Id formot¡on du btou¡ ad,de¡o brumqdelarcteeI
3 - Qu est-.e qui d¡ttingue lo fotmat¡on de la rctée de telle du
btouillad ou de Ia brume ?
l-
fl o :4www.ffme.frltech niq ue/ñeteorologie/inde¡.htm
lol
Ébullition de I'eau
\\",N,\\\'\'),\N\l))
Apprendre
i
explo¡fer
un graph¡que
On reléve la température de l'eau pure
que l'on chauffe. La f¡gure ci-contre
montre l'évolution de la température de
l'eau au cours du temps.
Quelle est la température de l'eau 1 min
lO s aprés le début de I'expérience ?
fc)
to0.f ¡
:o]
/
I
oy'
l))4
ln,li)
6
Comment faire
,oo
I r rcl
¡
:
0
_ttrl
t a!:.ssjl 1
ii. chercher á quoicorrespond chaque axe sur le graph¡que.
lci, I'axe des abscisset correspond au ter¡p5 et 1'axe des
ordonnées correspond á la température.
roo
1¡f
o
ii. Reportersurla courbe te pointA d'¿bsc¡ssel min lo !
L'érhelle horizontale e5t de 1 crn pour I min. Donc, pc,_
1 min 30 s, I absclsse du point A se trouve á 1,5 cr¡ ::
I'origine. P¡acer le po¡ñt Á sur la courbe.
cl
L
tul
5C
2t "c
/
I
cnr
|o!r I i¡
rL
0
Repérer les échellee utilisées.
te
t (rnin)
6
-'lsL.rr l'axe des abscisses,l cm corespond ¿ 1 min.
- Sur l'axe des ordonnées, I cm correspoñd ¿ 25'C.
{.
Lire latelnpérature au pointA.
5ur I'axe des ordonnées, le pointA est á 2,6 cm oe :
des ter¡ps. L'échelle vefticale est de 1 cm pour 25
La température correspondante au pointA e5t do'L-
:
I=2,6\25=65'C
TJ
le
Te s ts
État liquide, état gazeux
l.
4. choisis
compl¿te le schéma
Nomme le changement d'état qui coÍespond
á chaque numéro
Lrquide
I
la courbe exacte
On d spo'" o. qua're o
senter l'évolution de la température de l'eau
pure que l'on chauffe.
rt
Ti
t\
roo] '-
toal
caz
,/-
'l ,,-
,oo1
/
quelle est
¡.r
'it
too¡
a ol
La
i
\,-_
:
bonne courbe ¡
L'ébullition de l'eau pure
I'influence de la pression
2. Trouve la température exacte
De I'eau pure contenue dans une théiére est en
'" '
oe
bo.l- a a pr'
ron d.r o phFr
qL'
5. choisis le mot exact
a.Au fur et á mesure que l'altitude augmente,
¿ prp . o al a pl - qc" augne' .e d:ñ: up
b. Au sommet de I lverest á 8 800 m d'altitude.
la température d ébullitlon de l'eau est , i¡f¿
t¡eüte/égale/supérieure á 100 "C.
(.Dans une cocotte-minute 1a température
d ébullition de I eau est, inférieürc/égaleIsupér.ieule á 100'C.
6.
Remets la phrase dans l'ordre
Construis une phrase avec les mots suivants
'
danc I I eaü baüt au dessus de 10A 'C: la pres
sion est süpér¡eüte d ld prcssion ardinaíre ) dans
irnP.o.attP minntP
Résumé du cours
3. Quelle obseFation montre que I'eau bout ?
b. Quelle serait latempérature indiquée par un
.:rmométre plongé dans l'eau bouillante
?
3. choisis la ou les bonne(s) réponse(s)
:. -a température d'ébullition de l'eau pure est
:::.itante et égale á 100 "C á 1a pression atmo
.::.érique ordinaire.
:. rtempérature d'ébullition de l'eau pure est
i'ours égale á 100 'C.
: -n corps dont le température d'ébullition
::: ie 100 'C á La pression ordinalre ne peut
: . que de l'eau pure
7. Recopie et compléte
la... est le passage de l'état liquide á i'état
gazeux.
2. la... est le passage de L'état gezeux á l'état
1.
liquide.
3. La température d'ébullition de I'eau pure
reste ... pendant toute La durée du change
r-r d-"'
00' "l" p'c,,o
atmosphérique normale
4. La température d'ébulLition de l'eau...
lorsque la pression atmosphérique ....
Mots ár utiliser : Constante . Igale'
' Mrssc . Vrn.risrti.n . DiminirF
1O3
Ébullition de l'eau
i{Drx efcrces
tt
t¡
lr
ll.
E. Util¡5er le bon vo(abula¡re
a. Qu'est-ce que ie brouillard ? la buée ? la vapeur
d'eau ?
b. Explique pourquoi l'eau
duballon se transforme en
vapeur d'eau.
c. Explique comment se
forme 1a buée.
d. Reproduis et légende le
schéma. Indique la vapeur
d'eau, le brouillard, l'eau
liquide et la buée.
La cuisson des
páter en haute montagn
<abr.a aoo'e manger des oáre: Elle pan .
randonnée avec son amie Emilie
AEivée au sommet d'une montagne, Émilie dit
sabrü'ra qu eue aJra dJ mal a les f¿xe cure ca r
températu¡e de l'eau bouilla¡te ne sera pas su
fisante. Émilie ne comprend pas.
olre lui répond¡ais-tu pour laide¡ á comprendft
\
A
ó
12. Tracer et exploiter un graphique
On ch¿uffe oe l'eau conlenue danc un recipiel
On rel¿ve la tempénture de l'eau toutes lr
minlrtes.
On obtient le tableau de mesures suivant :
t (min)
0
1
3
4
9. De' bulles dans l'eau
Ana chauffe de I'eau contenue dans un ballon.
Á 60 'c, des bulles apparaissent et montent á Ia
surface.
"Ca y est, l'eau bout, s'écdt Julie. "No4 cel¿
n'est pas possible
",lui ¡étorque Ana.
rrc)
¿
(min)
rfc)
12
20
5
6
100
100
40
r00
60
80
8
9
r00
100
a. Constmis la courbe qui donne l'évolution c
la température de l'eau en fonction du temps.
Tu utilise¡as l'échelle suivante :
I cm pour l min en abscisse;
- I cm pour 10 'c en ordonnée.
b. O-uelle est Ia durée du chauffage ? Dans qu
état se trouve l'eau apr¿s 4 min de chauffagÉ
apr¿s 6 min ?
.. Nomme le changement d état qui intewiel
bouillir á 60 'C á la pression
atmosphéñque o¡dinaire ¡
b. Comment expliques tu la présence de ces
petites bulles dans l'eau á 60 "C ?
a. L'eau peut-elle
dans cette expérience.
13. Eau pure et eau salée
et Paul ont fait chauffer de l'eau pure et r
l'eau salée. Ils ont relevé toutes les minutes
température et construit Ies courbes d'évoluü(
des températures de l'eau pure et de l'eau sal
au cours du chauffage.
Ils obtiennent le résultat suivanf:
A¡a
lO.
Faire bouillir de l'eau sans chauffer
ébullltion da¡s un ballon.
On anéte le chauffa8e Dend¿nt quelqucs ins
tants : l'ébullition s'arréte.
on aspúe le gaz situé au-dessus du liquide,
l'ébullition reprend.
De I'eau est poftée á
100
80
60
44
20
0
a. Comment évolue Iatempéiature de l'eau lors
qu'on coupe le chauffage ?
o
2
4
6
810
12
la courbe qui co[espond á Ie
pure ?
b. Quelle est la différence entre cette courbe
celle qui conespond á l'eau salée ?
a. O-uelle est
b. Comment expliques-tu que l'ébullition
reprenne quelques instants aprés, lorsqu'on
aspúe le gaz au-dessus du liquide ?
104
I
l:roblémes
3iil=L[ríé
"1'1 1:.1/
S\_1
€
14,
, ¿\Fr.' \lllñ'j
[UlIr,],1lil!
Le faiseur de smog
..tnoq "
est un broulllard mélé de fumée que I'on
rencontre dans 1es villes polluées Pour comprendre
Le
comment il se forme, on a réalisé I'expérience décite
sü
Ie dessin.
Ton probléñe: explique la formation du k 5mo9 ".
Pour te mettre su! la piste r
. Cherche ce que contient l'air au dessus du velre rempli
" Cherche ce qur constitue une fumée.
du brouillard dans
" Cherche ce qui favodse La fonnation
le bocal.
16.
15.
Le
Le
verre magique
Un pot est rempli
d'eau á ras bord.
On le recorlvre
d'une feuille
cadonnée et on
}e retourne tout en
tissu rafraichissant
L'été, pour consewer l'eau
fraiche á l'íntérieur du
récipient, on peut l'entourer
d'un tissu mouillé.
Ton plobl¿me : explique
pourquoi l'eau du réciPient
ne se !échauffe pas
lorsqu'on l'entoure
d'un tissu mouillé.
?our te metke sur la piste :
A l'aide d'un thermométre, reléve la
température de la piéce oü tu te trouves.
lntoure le léseffoir du thermométre
d'un tissu mouillé et re1éve á nouveau
la température avant que le tissu soit sec.
maintenant
La
feuille
cartonnée avec I autre maln. Si on láche
la feuille cadonnée, on constate que
le pot ne se vide pas.
Sl on perce 1a pafiie supédeure du pot
l'eau s'écoule
Ton protléme : explique Pourquoi le
verre ne se vide pas.
Pour te mettre su! la piste :
Cherche sur quoi l'aú exerce une p¡ession:
avant de percer le pot ;
aprés avok percé le pot.
17. Le linge qui s¿che v¡te
Ton probléme : trouve les conditions qui permettent á un linge de sécher
plus rapidement.
Pour te mettre sur la piste ;
plonge 3 morceaux de tissu identiques dans L'eau;
áu bout de quelques instants, retlre les morceaux de tissus de l'eau et:
o étends un morceau de tissu au soleil, L'autre á l'ombre l
. étends un morceau de tissu au soleil en plein vent et I'autre á I abri du vent
mais toujours au soleil i
o étends cóte á cóte un morceau de tissu bien déplié et l'autre en boule
105
I--
Ébull¡tion de l'ea u