Chapitre 2 : Corrigé des Exercices - La matière : états, masse et volume

Exercice 1 : Identification des propriétés de la matière

Association aux états physiques :
- Sucre en poudre : Solide divisé.
- Air : Gaz.
- Glaçon d’eau pure : Solide compact.
- Huile d’olive : Liquide.
Forme propre et volume propre :
- Sucre en poudre (Solide divisé) : Pas de forme propre (il prend la forme du récipient) / Possède un volume propre.
- Air (Gaz) : Pas de forme propre / Pas de volume propre (il occupe tout l’espace disponible).
- Glaçon (Solide compact) : Possède une forme propre / Possède un volume propre.
- Huile d’olive (Liquide) : Pas de forme propre (elle s’écoule) / Possède un volume propre (incompressible).
Propriété de la surface libre : Même si le récipient est incliné, la surface libre de l’huile d’olive en contact avec l’air restera toujours plane et horizontale au repos.

Appareil de laboratoire : Pour mesurer ce volume avec précision, il faut choisir une éprouvette graduée.
Conversion du volume : $250\ \text{mL} = \mathbf{0,250\ \text{L}}$ .
Masse de l’échantillon d’eau : D’après la relation remarquable du cours, $1\ \text{L}$ $1 L$ d’eau pure pèse exactement $1\ \text{kg}$ $1 kg$ (ou $1\ \text{mL}$ $1 mL$ pèse $1\ \text{g}$ $1 g$ ).
- Pour un volume de $250\ \text{mL}$ , la masse est donc de $\mathbf{250\ \text{g}}$ .
- En kilogrammes, cette masse est égale à $\mathbf{0,250\ \text{kg}}$ .
Erreur de lecture et méthode : Cette erreur s’appelle un erreur de parallaxe. Pour obtenir la valeur correcte, l’élève doit placer son œil bien horizontalement et viser le bas du ménisque (le creux formé par la surface du liquide).

Évolution de la température : Sous l’effet du rayonnement solaire, la température de l’air emprisonné augmente.
Comportement microscopique des molécules : Lorsque la température s’élève, les molécules de gaz absorbent de l’énergie, s’agitent plus intensément et s’éloignent les unes des autres.
Évolution des grandeurs :
- La masse de l’air : Elle reste constante car le nombre de molécules à l’intérieur de la bouteille fermée n’a pas changé.
- Le volume de l’air : Il augmente car les molécules s’espacent, ce qui fait gonfler la bouteille.
Nom scientifique du phénomène : Ce phénomène physique s’appelle la dilatation thermique.

Mécanisme physique : Lorsque l’atmosphère se réchauffe, elle transfère de la chaleur à l’océan. Les molécules d’eau de mer s’agitent davantage et s’écartent les unes des autres, ce qui augmente l’espace global occupé par l’océan.
Masse totale d’eau de mer : La masse totale reste constante car la quantité de matière (le nombre total de molécules d’eau dans les océans) ne change pas sous l’effet de la chaleur.
Vrai ou Faux : Faux. Justification : L’élévation du niveau des océans n’est pas uniquement due à la fonte des glaces. La dilatation thermique de l’eau de mer sous l’effet du réchauffement climatique est l’une des causes principales de cette montée des eaux, car l’eau chaude occupe un volume plus grand que l’eau froide pour une même masse.