section 1 les substances pures -...
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SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C81
NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 37Chapitre 3 • L’univers matérielSection 1 • L’organisation de la matière, p. 220 et 222
Les substances pures1. Complétez le schéma suivant.
Les substances pures
Définition de substance pure :
Chaque substance pure possède des propriétés qui lui sont propres. Pour identifier les substances pures,
on peut se servir de leurs
Il est impossible de séparer ce type de substance
pure en composants plus simples.
Définition d’élément :
Exemples :
On peut séparer ce type de substance pure en ses
différents éléments par des transformations
chimiques.
Définition de composé :
Exemples :
On divise les substances pures en deux catégories.
Une substance pure est constituée d’un seul type de particules,
que ce soit des atomes ou des molécules.
propriétés caractéristiques.
Les éléments Les composés
Substance pure
formée d’une seule sorte d’atomes. Ces
atomes peuvent être isolés ou
assemblés en molécules formées de
plusieurs atomes identiques.
Or (Au), dioxygène (O2).
Substance pure
formée de la combinaison de deux ou
de plusieurs atomes différents.
Sel de table (NaCl), sulfate
de cuivre (CuSO4 ), hydroxyde de sodium
(NaOH).
C O R R I G É
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NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 38
NOM : GROUPE : DATE : NOM : GROUPE : DATE :
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 1 • L’organisation de la matière, p. 222 à 225
NOM : GROUPE : DATE :
Les mélanges homogènes et hétérogènes1. Définition de mélange :
Les types de mélanges
2. Il existe deux types de mélanges :
• Les mélanges
On leur donne aussi le nom de
Définition :
Nombre de phases visibles :
Exemples :
• Les mélanges
Définition :
Nombre de phases visibles :
Ce deuxième type de mélange se subdivise en trois catégories.
Définition : Mélange dont les constituants,même mélangés, se séparentrapidement en
Exemple :
Définition : Mélange dans lequel lesparticules flottent ou restent« suspendues ». Elles peuventrester en suspension pendant
Exemple :
Définition : Mélange dans lequel lesparticules en suspensionsont si petites que le mélangesemble parfaitement homogène.Elles ne se séparent qu'après
Exemple :
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Substance qui contient plus d’une sorte de particules. C’est
l’opposé d’une substance pure.
homogènes.
Mélanges composés d’au moins deux
substances pures et dont les particules sont réparties
uniformément.
Mélanges composés d’au moins deux
substances pures et dont les particules
ne sont pas réparties uniformément.
On distingue au
moins deux phases visibles à l’œil nu ou au
microscope.
On distingue une
seule phase visible, soit une seule partie visible.
solutions.
Vinaigre, laiton, air, eau sucrée colorée.
hétérogènes.
Mélange hétérogène simple Suspension Colloïde
phases distinctes.plusieurs minutes ou
quelques heures. un long temps de repos.
Mélange d'huile et
d'eau.
Jus d'orange et
pulpe, mélange de sable et
d'eau.
Mayonnaise, lait
homogénéisé, pigments dans
la peinture.
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NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 39Chapitre 3 • L’univers matérielSection 1 • L’organisation de la matière, p. 225 et 226
1/2
Le modèle particulaire1. Définition de modèle :
2. Les quatre caractéristiques essentielles d’un bon modèle :
•
•
•
•
3. Définition de modèle particulaire :
4. Nommez les cinq énoncés de la théorie du modèle particulaire.
Énoncés Explications
a)
b)
c)
d)
e)
Toute matière se compose de particules plus oumoins espacées les unes des autres. Ces particulessont les atomes et les molécules.
Par exemple, les particules de sucre seronttoujours différentes de celles de l’eau : elles neseront pas constituées des mêmes atomes etn’auront pas la même taille ou la même masse.
Il existe des forces d’attraction et des liens entreles différentes particules formant la matière. Plusles particules sont rapprochées, plus ces forcessont importantes.
Les particules possèdent une certaine quantitéd’énergie qui leur permet de se déplacer.
Plus la température d’une substance est élevée,plus ses particules possèdent de l’énergie.Cela se traduit par une agitation ou undéplacement plus rapide des particules.
Toute matière se compose de particules
minuscules.
Chaque substance pure possède son
propre type de particules.
Les particules s’attirent mutuellement.
Les particules sont toujours
en mouvement.
Les particules dont la température est
plus élevée se déplacent plus vite, en
moyenne, que les particules dont la
température est plus basse.
Il met en relation plusieurs observations.
Il est simple à comprendre.
Il permet d’expliquer la réalité qu’il représente et de prédire de nouveaux
phénomènes.
Il est perfectible : il est toujours possible de le modifier avec l’apport de nouvelles
connaissances.
Représentation visible d’une situation abstraite, difficilement
accessible ou carrément cachée.
Modèle qui permet d’expliquer certains comportements
et certaines propriétés de la matière.
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5. Complétez le tableau suivant, qui résume les états de la matière selon le modèleparticulaire.
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S 39 2/2
État Liquide
Représentation àl'aide du modèleparticulaire
Disposition desparticules
Espacement entreles particules
Forces d'attractionentre les particules
Déplacement desparticules
Les particules sont trèsordonnées.
Les particules vibrent, sans se déplacer.
Les particules sontrelativement liées les unes aux autres.
Les particules sont trèsespacées.
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Les particules sont peu
ordonnées.
Les particules sont très
désordonnées.
Les particules sont très
rapprochées les unes
des autres.
Les particules sont
relativement près les
unes des autres.
Les particules sont très
liées les unes aux
autres.
Les particules sont peu
liées les unes aux
autres.
Les particules se
déplacent légèrement.
Les particules se
déplacent rapidement
dans toutes les
directions.
Solide Gazeux
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NOM : GROUPE : DATE :
Les propriétés de la matière1. Définition de propriété :
2. La connaissance des propriétés des substances permet :
•
•
•
3. On distingue plusieurs types de propriétés :
a) Les propriétés physiques et les propriétés chimiques.
b) Les propriétés non caractéristiques et les propriétés caractéristiques.
c) Pourquoi les propriétés non caractéristiques ne permettent-elles pas l’identificationprécise d’une substance?
SAVOIRS
S 40Chapitre 3 • L’univers matérielSection 2 • Les propriétés de la matière, p. 229 à 231
Propriétés physiques Propriétés chimiques
Définition
Trois exemples •
•
•
•
•
•
Propriétés caractéristiques Propriétés non caractéristiques
Définition
Deux exemples •
•
•
•
Information qu’on emploie pour décrire une substance.
d’identifier les substances ;
de déterminer l’usage des substances;
de déterminer l’effet des substances sur l’être humain et sur l’environnement.
Parce qu’elles sont partagées par un grand nombre de substances ou parce qu’elles
varient pour une même substance pure.
Propriétés qu’on peut observer ou
mesurer sans modifier la nature
d’une substance.
Propriétés qui décrivent la façon
dont deux substances réagissent au
contact l’une de l’autre. Les
propriétés chimiques indiquent
donc la modification de la nature
d’une substance.
Couleur, odeur, état de la matière,
point de fusion, etc.
Combustibilité, réaction au
contact de l’eau, réaction au
contact d’un acide, etc.
Propriétés physiques ou chimiques
qui permettent d’identifier
précisément une substance.
Propriétés physiques ou chimiques
qui ne permettent pas d’identifier
précisément une substance.
Couleur, odeur, état de
la matière, texture.
Point de fusion, point d’ébullition,
masse volumique, solubilité.
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Les propriétés physiques caractéristiques : le point de fusion et le point d’ébullition
1. a) Définition de point de fusion :
b) Définition de point d’ébullition :
c) Unité de mesure utilisée pour exprimer les températures de fusion et d’ébullition :
Les points de fusion et d’ébullition de différentes substances pures
2. a) Raison pour laquelle on doit indiquer la valeur de la pression à laquelle ces
températures ont été prises :
b) Par exemple :
• Si la pression augmente, la température d’ébullition sera .
• Si la pression diminue, la température d’ébullition sera .
3. Exemple qui démontre l’utilité de connaître la température de fusion ou d’ébullition
des substances pures :
NOM : GROUPE : DATE :
C86
SAVOIRS
S 41Chapitre 3 • L’univers matérielSection 2 • Les propriétés de la matière, p. 232 et 233
Chaque substance pure passe de l’état solide àl’état liquide et de l’état liquide à l’état gazeux àdes températures précises. Selon le type desubstance, la température à laquelle ces
changements d’état se produisent varieénormément. On peut trouver les températures defusion et d’ébullition de plusieurs substances à lapage 232 du manuel.
Les variations de pression modifient les températures de
fusion et d’ébullition des substances pures.
Température à laquelle un solide devient liquide.
Température à laquelle un liquide devient gazeux.
°C
plus élevée
plus basse
Les pièces d’équipement supportant de grandes chaleurs doivent
avoir un point de fusion plus élevé que la température maximale qu’elles auront à supporter.
En cuisine, on utilise de l’huile pour les frites à cause de son point d’ébullition élevé.
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Chaque substance possède une masse volumique qui lui est propre. La masse volumique de plusieurssubstances est présentée à la page 235 du manuel.
NOM : GROUPE : DATE :
Les propriétés physiques caractéristiques : la masse volumique
1. a) Définition de masse volumique :
b) Unités généralement utilisées pour exprimer la masse volumique
• des solides :
• des liquides :
Le calcul de la masse volumique
2. a) Pour déterminer la masse volumique d’une substance, on calcule son rapport
, c’est-à-dire qu’on divise
par
b) Formule de la masse volumique :
où p =
m =
V =
c) Raison pour laquelle on doit indiquer la température et la pression auxquelles lesmesures des masses volumiques ont été effectuées :
La masse volumique de différentes substances
3. Exemple qui démontre l’utilité de connaître la masse volumique des substances :
SAVOIRS
S 42Chapitre 3 • L’univers matérielSection 2 • Les propriétés de la matière, p. 234 à 237
mV
p = ou
ou
La masse volumique d’une substance varie en fonction de ces facteurs.
Mesure de la quantité de matière qui se trouve dans
un espace donné.
kg/m3, g/cm3
g/mL
masse/volume sa masse
son volume
masse volumique (g/mL g/cm3)
masse de substance
volume de substance (mL cm3)
(g)
La masse volumique d’une substance détermine l’usage qu’on peut en faire. Par exemple, la
fabrication de certains objets nécessite l’emploi de matériaux à la fois résistants et légers, etc.
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NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 43Chapitre 3 • L’univers matérielSection 2 • Les propriétés de la matière, p. 238 à 241
1/2
Les propriétés physiques caractéristiques : la solubilité (solvant et soluté)
1. a) Définition de solution :
b) Définition de soluté :
c) Définition de solvant :
2. Dans une solution, la substance qui est présente en plus petite quantité est
et la substance qui est en plus grande quantité
est .
3. a) Lorsqu’une substance peut être dissoute dans un solvant, on dit que cette
substance est .
b) Lorsqu’une substance ne peut être dissoute dans un solvant, on dit que cette
substance est .
4. Les solutions saturées et insaturées
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SolutionTypes
de solutions Solution
Définition
Exemple
Solution dans laquelle un soluté ne
peut plus se dissoudre à une
température précise.
Solution dans laquelle il est encore
possible de dissoudre
un soluté.
Mélange homogène formé d’un ou de plusieurs solutés et d’un
solvant.
Substance qui est dissoute par un solvant.
Substance dans laquelle un soluté peut être dissous.
le soluté
le solvant
insoluble
saturée insaturée
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soluble
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NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 43 2/2
La solubilité
5. a) Définition de solubilité :
b) Unité généralement utilisée pour exprimer la solubilité :
6. On doit mesurer la solubilité d’une substance à une et à une
données.
La solubilité de différentes substances
7. Exemple qui démontre l’utilité de connaître la solubilité des substances :
L’effet de la température sur la solubilité
8. a) Souvent, plus le solvant est chaud, plus sa capacité de dissoudre un soluté est
élevée, car plus les particules
b) Il y a des exceptions à cette règle. Il existe des substances qui ont une meilleure
solubilité lorsque la température du solvant est basse: ce sont les .
L’effet de la nature du soluté et de celle du solvant sur la solubilité
9. a) Selon le type de particules qui les composent, certaines substances se dissoudront
facilement dans l’eau. Ces substances sont dites .
b) D’autres se dissoudront plus facilement dans des solvants gras comme l’huile.
Ces substances sont dites .
c) Une substance liposoluble ne se dissout pas dans l’eau, car ses particules
Chaque substance possède, pour un solvant donné, une solubilité qui lui est propre. La solubilité decertaines substances dans l’eau est présentée à la page 239 du manuel.
g/100 mL
Propriété qui désigne la quantité maximale de soluté pouvant
être dissoute dans un volume donné de solvant, ce qui permet l’obtention d’une solution
saturée.
température
Il faut connaître les meilleurs solvants pour dissoudre certaines substances qu’on désire
enlever, comme le vernis sur un meuble ou sur les ongles, par exemple.
d’un solvant acquièrent de la chaleur et par conséquent
de l’énergie, plus elles se déplacent rapidement et s’éloignent les unes des autres. Il y a
donc un plus grand espace entre chacune des particules. Ces espaces entre les
particules du solvant permettent l’insertion d’un plus grand nombre de particules de
soluté.
gaz
hydrosolubles
liposolubles
ont tendance
à demeurer très près les unes des autres et à rester liées au lieu de se disperser dans le
solvant.
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pression
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NOM : GROUPE : DATE :
Les propriétés des solutions : la concentration À la différence des substances pures, les solutions possèdent des propriétés physiques quivarient selon la nature et la quantité du ou des solutés.
L’effet de la nature des constituants
1. Exemple qui montre que les propriétés d’une solution varient selon la nature des
constituants:
L’effet de la concentration des constituants
2. Les propriétés physiques varient en fonction de la quantité de soluté dissous. Par
exemple, plus on dissout de soluté dans l’eau, plus la température d’ébullition du
solvant sera .
Le calcul de la concentration
3. Définition de concentration d’une solution :
4. Tableau synthèse des types de solutions
SAVOIRS
S 45Chapitre 3 • L’univers matérielSection 2 • Les propriétés de la matière, p. 244 à 249
1/3
Solution Solution
Définition
Exemple
Types de solutions
Solution qui contient une quantité
importante de soluté dissous par
rapport au volume de la solution.
Solution qui contient une faible
quantité de soluté dissous par
rapport au volume de la solution.
concentrée diluée
élevée
C O R R I G É
Plusieurs réponses possibles. On peut obtenir une solution acide ou basique
selon la nature du soluté qu’on y dissout. On peut aussi obtenir une solution aqueuse qui
laissera passer ou non l’électricité selon la nature du soluté qu’on y dissout.
Rapport entre la quantité de soluté utilisée et
la quantité totale de solution.
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5. La formule générale employée pour exprimer ce rapport est la suivante :
6. La concentration peut s’exprimer à l’aide de différentes unités de mesure.
a) On peut utiliser les unités habituelles de masse et de volume, par exemple :
b) On doit effectuer les calculs suivants pour trouver la valeur de la concentration :
En g/L :
C(solution) = où C(solution) =
m(soluté) =
V(solution) =
En mL/L :
C(solution) = où C(solution) =
V(soluté) =
V(solution) =
Pour convertir une concentration exprimée en mL/L ou en mL/100 mL, on doitutiliser des rapports équivalents.
7. La concentration d’une solution peut aussi s’exprimer en pourcentage. Ce pourcentage
donne le rapport entre
8. Il existe trois façons d’exprimer la concentration en pourcentage :
NOM : GROUPE : DATE :
C92
SAVOIRS
S 45 2/3
Façon d’exprimer laconcentration en
pourcentageUtilisé lorsque : Formule Exemple
Un yogourt à 2 %
m/m de matières
grasses contient
g de gras par
g de yogourt.
C en % m/m = × 100
=
la quantité de soluté par 100 parties de solution.
g/L, g/100 mL, mL/L, etc.
concentration de la solution en g/L
masse du soluté en g
volume de la solution en L
concentration de la solution en mL/L
volume du soluté en mL
volume de la solution en L
m(soluté)
V(solution)
V(soluté)
V(solution)
Les quantités
de soluté et de
solution sont
exprimées en
unités de masse.
Pourcentage
masse/masse
(% m/m)
masse (soluté)
masse (solution)2
100
C O R R I G É
ConcentrationQuantité de soluté
Quantité de solution
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NOM : GROUPE : DATE :
La préparation d’une solution d’une concentration donnée
9. Énumérez les quatre étapes de la préparation d’une solution d’une concentration donnée.
a)
b)
c)
d)
SAVOIRS
S 45 3/3
Façon d’exprimer laconcentration en
pourcentageUtilisé lorsque : Formule Exemple
Pourcentage masse/volume
La quantité desoluté est expriméeen unités de masse,et la solution, envolume.
Un sérum à 5 % m/V
contient g
de glucose par
mL de
solution.
Une bouteille
d’alcool à friction
sur laquelle est
indiquée 70 % V/V
contient mL
d’isopropanol par
mL de
solution.
C en % m/V = × 100
C en % V/V = × 100
Volume(solution)
masse(soluté)
Volume(solution)
Volume(soluté)
100
5
100
70
Les quantités de
solvant et de
solution sont
exprimées en
unités de
volume.
Pourcentage
volume/volume
Symbole : % V/V
Symbole : % m/V
À l’aide des formules mathématiques, on détermine la quantité exacte de soluté
nécessaire pour préparer la quantité de solution voulue.
On pèse ensuite, à l’aide d’une balance, la quantité de soluté requise. Pour un soluté
liquide, on mesure le volume nécessaire à l’aide d’un cylindre gradué.
Dans un erlenmeyer, on dissout le soluté dans un volume égal à la moitié du volume de
solution désiré.
Une fois le soluté dissous, on verse la solution dans un cylindre gradué et on ajoute du
solvant jusqu’au volume de solution désiré.
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SAVOIRS
S 46Chapitre 3 • L’univers matérielSection 3 • Les transformations de la matière, p. 253 et 254
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Les transformations de la matièreLes transformations physiques
1. Définition de transformation physique :
Les transformations chimiques
2. Définition de transformation chimique :
3. Nommez les quatre indices qui peuvent aider à déterminer s’il s’agit d’unetransformation chimique et donnez un exemple pour chaque indice.
NOM : GROUPE : DATE :
C94
Indices Exemples
(comme unehausse ou une baisse de température, ou undégagement de lumière)
Une transformation physique survient lorsque
l’apparence d’une substance est changée sans que sa nature soit modifiée.
Une transformation chimique a lieu lorsque deux
ou plusieurs substances qu’on nomme « réactifs » interagissent pour en créer de nouvelles
qu’on nommera «produits ».
Changement de couleur Présence de rouille sur le fer ; couleur brune d’un
cœur de pomme.
Formation d’un gaz Formation de bulles de gaz dans un mélange de
bicarbonate de sodium et de vinaigre.
Formation d’un précipité Eau de chaux qui se brouille au contact du
dioxyde de carbone.
Glace instantanée qu’on trouve dans les trousses de
premiers soins.
Variation énergétique
C O R R I G É
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NOM : GROUPE : DATE :
Les transformations physiques : la dilution1. Définition de dilution :
2. Il y a deux façons de diluer une solution :
A. Par ajout de solvant.
• Si on augmente le volume de la solution dans une certaine proportion tout en
conservant la même quantité de soluté, la concentration de la solution
.
• Par exemple, si on double le volume de la solution en y ajoutant du solvant,
sa concentration diminuera .
B. En prélevant une partie de la solution initiale et en y ajoutant du solvant.
Une formule nous permet de calculer les quantités recherchées lors d’une dilution, soit:
= où C1 =
C2 =
V1 =
V2 =
Donc, si l’on veut calculer le volume de la solution initiale à prélever pour y ajouter
ensuite le volume de solvant nécessaire à l’obtention du volume de solution finale
désiré, on isole V1 dans la formule précédente et on obtient :
V1 =
SAVOIRS
S 48Chapitre 3 • L’univers matérielSection 3 • Les transformations de la matière, p. 259 à 263
C O R R I G É
C1V1 C2V2 concentration de la solution initiale
concentration de la solution finale
volume à prélever de la solution initiale
volume souhaité de la solution finale
Procédé qui permet d’obtenir une solution finale d’une
concentration moindre que la solution de départ.
diminuera dans les mêmes proportions
de moitié
C2V2
C1
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SAVOIRS
S 49Chapitre 3 • L’univers matérielSection 3 • Les transformations de la matière, p. 263 à 267
1/3
Les transformations physiques : le changement de phase1. Les trois états ou phases possibles de la matière :
•
•
•
2. Définition de changement de phase :
3. Tableau synthèse des changements d’état de la matière.
NOM : GROUPE : DATE :
Changement d’état Définition Exemple
Passage de l’état solide à l’état liquide
Passage direct de l’état gazeux à l’état solide
Passage lent de l’état liquide à l’étatgazeux (se fait à une température infé-rieure à la température d’ébullition)
Passage de l’état gazeux à l’état liquide
La cire liquide d’une bougie qui se fige lorsqu’elle refroidit.
Un parfum sous forme solide qui sert à désodoriser une pièce.
L’eau qui bout.
Lorsqu’une substance passe d’un état à l’autre, on
dit qu’elle effectue un changement de phase.
Phase gazeuse
Phase liquide
Phase solide
Fusion
Solidification
Sublimation
Condensation
solide
Ébullition
Évaporation
Condensation
Passage de l’état liquide à l’état
solide
Passage direct de l’état solide à
l’état gazeux
Passage rapide de l’état liquide àl’état gazeux avec un apport dechaleur important
La glace qui fond.
La vapeur d’eau qui gèle en
formant du givre sur les fenêtres.
Un vêtement qui sèche sur une
corde à linge.
La vapeur d’eau qui se
transforme en buée dans
les lunettes.
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L’explication des changements de phase par le modèle particulaire
4. Complétez la phrase suivante :
a) Pour passer de l’état solide à l’état liquide (ou de liquide à gazeux), les particules
de matières doivent acquérir (un apport de
chaleur, par exemple) pour vibrer jusqu’à ce que les liens qui les unissent soient
ou rompus.
b) Pour retourner à l’état , les particules doivent perdre de
afin de moins s’agiter et de permettre aux forces
d’attraction entre les molécules de .
Le diagramme de changements de phase
5. Complétez le schéma des changements de phase de la matière.
6. À quoi sert un diagramme de changements de phase?
7. a) Définition de palier :
b) À quel moment une substance atteint-elle un palier ?
NOM : GROUPE : DATE : SAVOIRS
S 49 2/3
Intervalle de temps au cours duquel la température demeure
stable.
Il permet de représenter, en fonction du temps, l’évolution de la température d’une substance
qu’on chauffe ou qu’on refroidit.
Au moment des changements
de phase.
suffisamment d’énergie
affaiblis
s’exercer à nouveau
solide
l’énergie
C O R R I G É
Fusion
Subl
imat
ion
Cond
ensa
tion
solid
e
Condensation
Ébullition et
évaporation
Solidification
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NOM : GROUPE : DATE :
8. a) Observez le diagramme suivant, puis complétez le tableau.
Les changements de phase de l’eau
où
b) Quel est le nom du changement d’état observé au cours du palier B-C?
c) Quel est le nom du changement d’état observé au cours du palier D-E?
SAVOIRS
S 49 3/3
Portion dela courbe
État(s) de lamatière
A-B
B-C
C-D
D-E
E-FTem
péra
ture
(°C)
Temps(min)
20
40
60
80
100
120
0
-20
-40
-60
-80
A
B C
D
E
F
Fusion
Ébullition
Solide
Solide + liquide
Liquide
Liquide + gazeux
Gazeux
C O R R I G É