Variation du volume lors d'un changement d'état (cas particulier de l'eau qui gèle)

5ème · Physique-Chimie 5ème

À retenir

• Lors d'un changement d'état, le volume varie généralement même si la masse reste constante. • Pour la grande majorité des substances chimiques : le volume diminue lors de la solidification (les molécules se resserrent). • Anomalie essentielle de l'eau : l'eau liquide AUGMENTE de volume d'environ 9\% quand elle gèle en glace solide ! C'est pourquoi la glace flotte sur l'eau liquide et qu'une bouteille d'eau en verre peut exploser au congélateur.

Le cours

Variation du volume lors d'un changement d'état (cas particulier de l'eau qui gèle) • Lors d'un changement d'état, le volume varie généralement même si la masse reste constante. • Pour la grande majorité des substances chimiques : le volume diminue lors de la solidification (les molécules se resserrent). • Anomalie essentielle de l'eau : l'eau liquide AUGMENTE de volume d'environ 9\% quand elle gèle en glace solide ! C'est pourquoi la glace flotte sur l'eau liquide et qu'une bouteille d'eau en verre peut exploser au congélateur. Calcul type : volume de la glace obtenue • 1 L d'eau liquide donne environ 1,09 L de glace : on ajoute environ 9\ \% du volume de départ. • Mini-exemple : avec 500 mL d'eau, 9\ \% de 500 mL font 0,09 500 = 45 mL ; on obtient environ 500 + 45 = 545 mL de glace, pour la même masse de 500 g. • Pour la plupart des autres corps (cire, huile, la plupart des métaux), c'est l'inverse : le solide occupe un peu moins de place que le liquide. Astuce et méthode clé Retiens bien : l'eau fait partie des rares exceptions ! Sa forme solide (la glace) prend PLUS de place que sa forme liquide, c'est pourquoi les icebergs flottent sur l'océan. Piège classique à éviter Ne dis pas que la glace est « plus lourde » : pour un même volume, la glace est plus légère que l'eau liquide, c'est pourquoi elle flotte !

Dans ce chapitre

• Propriétés macroscopiques des solides, liquides et gaz du Cycle 3
• Mesure précise de la masse avec une balance et tarage de 6ème
• Lecture et mesure de volume avec une éprouvette graduée de 6ème
• Les trois états de l'eau sur Terre et vocabulaire des changements d'état
• Solidification et fusion de l'eau pure : paliers de température à 0 °C
• Ébullition de l'eau pure : vaporisation et palier de température à 100 °C
• Vaporisation de l'eau d'un mélange : absence de palier de température fixe
• Conservation rigoureuse de la masse lors d'un changement d'état
• Variation du volume lors d'un changement d'état (cas particulier de l'eau qui gèle)
• Pression d'un gaz : définition, manomètre et unité légale hectopascal (hPa)
• Compressibilité et expansibilité des gaz par rapport aux liquides incompressibles
• Modèle particulaire microscopique simplifié : molécules ordonnées, désordonnées et dispersées
• Interprétation particulaire microscopique des changements d'état
• Bilan : Synthèse et méthode sur les états de la matière et les changements d'état en 5ème