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La matière

La matière

 

I/ Etats physiques

 

La matière connaît 3 états : liquide, solide et gazeux.

Les solides ont une forme propre.

Les liquidess’écoulent et adoptent au repos la forme des récipients qui les contiennent, leur surface libre est alors horizontale.

Les gaz coulent et prennent la forme des récipients qui les contiennent, ils occupent la totalité du volume.

 

Dans un solide, les particules sont liées les unes aux autres. Elles forment un ensemble ordonné et condensé. Les particules ne peuvent pas se déplacer les unes par rapport aux autres.

 

Dans un liquide, les particules restent proches mais peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres. C’est pourquoi un liquide peut couler et prendre la forme du récipient qui le contient.

Un liquide est caractérisé par sa fluidité(capacité d’écoulement), aucune forme propre et une faible compressibilité.

 

Dans un gaz, les particules forment un ensemble dispersé et désordonné. Elles sont très éloignées les unes par rapport aux autres et sont animées de mouvements incessants en tous sens. C’est pour cela que les gaz sont compressibles et occupent tout le volume qui leur est offert et n’ont pas de forme propre.


En fonction des conditions de température et de pression un corps peut changer d’état physique. Les changements d’état sont des phénomènes physiques réversibles.

 

Solide

Indéformable à température ambiante, les forces intermoléculaires sont fortes et maintiennent les atomes ensemble.

Liquide

Les forces intermoléculaires sont plus faibles et les molécules peuvent glisser les unes sur les autres.

Gaz

Les molécules sont dispersées et désordonnées

 

 

La masse ne change pas lors d’un changement d’état, mais le volume varie en général (il diminue). Cas exceptionnel : l’eau, dont le volume augmente quand elle gèle.

 

 

 

 

 

Les transformations d’états

 

SOLIDE

devient

LIQUIDE

c’est une :

FUSION

SOLIDE

devient

GAZ

c’est une :

SUBLIMATION

LIQUIDE

devient

SOLIDE

c’est une :

CONGELATION

LIQUIDE

devient

GAZ

c’est une :

VAPORISATION

GAZ

devient

LIQUIDE

c’est une :

CONDENSATION

GAZ

devient

SOLIDE

c’est une :

SOLIDIFICATION

 

II/ L’eau

 

L’eau existe sous 3 états : glace, eau liquide et vapeur d’eau.

 

L’eau gèle ou reste solide lorsqu’elle est portée à une température inférieure à 0°C

La glace fond ou reste liquide lorsqu’elle est portée à une température supérieure à 0°C

La masse se conserve au cours de cette transformation.

 

Ces caractéristiques concernent l’eau commecorps pur.

Par exemple, de l’eau salée ne gèle pas à 0°C, c’est pour cette raison que l’on jette du sel sur les routes en hiver. Elle ne bout pas à 100°C.

 

L’ébullition

Elle a lieu au sein du liquide. Si elle se prolonge le niveau de l’eau baisse, l’eau manquante s’est transformée en vapeur d’eau (gaz). Pendant toute la durée de l’ébullition la température du liquide est constante, mais si la pression atmosphérique augmente, la température d’ébullition s’accroît.

 

Plus la pression atmosphérique est faible, plus la température d’ébullition s’abaisse.

Donc : la température d’ébullition est liée à la pression atmosphérique.

 

L’évaporation

Transformation d’un liquide en vapeur par sa surface.

Elle est d’autant plus rapide que la surface libre du liquide est grande, que la température est élevée et que la pression atmosphérique est basse. La conséquence principale du phénomène d’évaporation est l’abaissement global de la température du liquide qui s’évapore.

 

La condensation

La vapeur d’eau peut se condenser à l’état liquide sous forme de buée ou de brouillard.

 

La condensation en altitude donne les nuages.

 

Caractéristiques de la condensation

La masse de la vapeur d’eau = la masse de l’eau liquide

Le volume de la vapeur d’eau est supérieur au volume de l’eau liquide

 

La sublimation

Parfois l’eau à l’état solide passe directement à l’état gazeux : c’est la sublimation. La transformation inverse est la condensation.

 

Le cycle de l’eau

La chaleur du Soleil provoque l’évaporation de l’eau en surface, celle-ci se condense dans la haute atmosphère, puis refroidie, et retombe sous forme de pluie : c’est le cycle de l’eau (cycle hydrologique)

 

Une autre caractéristique de l’eau : c’est un solvant.

Elle peut dissoudre des solides (sucre, sel de cuisine), des liquides (alcool, vinaigre), des gaz (CO2, dioxyde de soufre)

 

Mélanges et solutions

 

Solution = mélange homogène d’au moins 2 substances

Solvant = substance présente en plus grande quantité

Soluté = substance dissoute

 

Deux substances sont solubles l’une dans l’autre dans certaines proportions (degré de solubilité), au delà, la solution est saturée.

 

On parle d’émulsion si les 2 substances sont solubles l’une dans l’autre de façon homogène et de mélangedans le cas contraire. Dans le cas d’un mélange hétérogène, on voit des substances en suspension ou en dépôt, on peut les récupérer par filtrationou par décantation pour un dépôt, et par évaporation pour une suspension.

 

La qualité de l’eau

 

Pour rendre potable une eau naturelle il faut la traiter. L’eau se pollue quand elle circule à la surface du sol, elle se charge de matières en suspension ou en solution. Les eaux de surface passent d’abord à travers une grille et un tamis qui vont retenir les matériaux les plus gros. On ajoute une substance qui provoque la floculationet permet de déposer les particules les plus fines en permettant leur réunion. Après l’eau est décantée dans des bassins, et ensuite elle est filtrée : elle traverse des couches de graviers, puis des sables de plus en plus fins. Enfin, il y a un traitement désinfectant à l’aide de produits chimiques (chlore, ozone).

 

Les eaux souterraines ont déjà été filtrées par les terrains. On se contente de les traiter chimiquement.

 

Selon les substances qu’elles contiennent, les eaux subissent d’autres traitements : trop de sels de calcium, on les traite à la chaux ; trop de sels de fer, on procède à une déferrisation.

 

Les eaux usées

 

Circuit de traitement :

Egouts – grille qui retient les plus gros déchets – eaux tamisées, dessablées, dégraissées puis première décantation. Les eaux sont agitées et oxygénées dans des bassins d’aération, traitement qui va favoriser la multiplication des micro-organismes qui vont décomposer les matières organiques contenues dans l’eau. Une dernière décantation va clarifier l’eau avant qu’elle soit rejetée dans le fleuve.

Les boues sont récupérées et transportées par pompage dans des digesteurs où elles vont fermenter et se transformer en humus pour l’agriculture.

 

III/ L’air

 

La Terre est entourée d’une couche d’air : l’atmosphère.

La pression atmosphérique varie avec l’altitude, le lieu, l’instant. La connaissance de la pression atmosphérique et de ses variations participe à la prévision du temps qu’il fera.

 

L’atmosphère joue un rôle important pour l’équilibre thermique de la Terre : le jour l’atmosphère réfléchit et absorbe plus de la moitié du rayonnement solaire en évitant les températures trop fortes, et la nuit elle empêche la chaleur reçue de repartir vers l’espace.

 

Le vent

Le vent est un déplacement d’air des hautes pressions vers les basses pressions. La vitesse du vent est mesurée par un anémomètre.

Le vent est de l’air en mouvement. Le vent est donc produit par les différences de pression atmosphérique engendrées principalement par les différences de température. Les variations dans la distribution des pressions et des températures sont dues à une inégale distribution de l’énergie solaire et aux différences de propriétés thermiques des surfaces des continents et des océans.

 

 

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