Chapitre 5 : Exercices - La matière à l'échelle microscopique

Chapitre 5 : Exercices - La matière à l’échelle microscopique

Exercice 1 : Dessiner et identifier les états de la matière

Un élève schématise trois flacons étanches contenant de l’eau sous ses trois états physiques différents (solide, liquide, gaz) en utilisant le modèle particulaire. Il représente chaque molécule d’eau par une petite bille géométrique.

• Flacon A : Les billes sont très espacées les unes des autres, réparties dans tout le flacon et orientées dans toutes les directions.
• Flacon B : Les billes sont empilées de manière très compacte, parfaitement alignées et immobiles au fond du récipient.
• Flacon C : Les billes sont très proches les unes des autres, entassées au fond, mais elles ne sont pas alignées et semblent pouvoir glisser.

1. Associer chaque flacon (A, B et C) à l’état physique correspondant (solide, liquide ou gaz).
2. Pour le Flacon A, expliquer pourquoi les gaz n’ont pas de volume propre en utilisant le comportement des molécules décrit.
3. Le contenu du Flacon B est-il un corps pur ou un mélange ? Justifier la réponse d’après le modèle particulaire.

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Exercice 2 : Le mystère de la seringue bloquée

Lors d’une manipulation de physique, un piston de seringue bouchée est enfoncé avec force.

• L’expérience 1 est réalisée avec de l’air emprisonné : le piston s’enfonce de plusieurs centimètres.
• L’expérience 2 est réalisée avec de l’eau liquide : le piston refuse de bouger, même en appuyant très fort.

1. Donner le nom de la propriété physique mesurée lors de ces deux expériences.
2. Expliquer, en comparant la disposition des molécules dans un gaz et dans un liquide, pourquoi l’air peut être écrasé alors que l’eau liquide reste bloquée.
3. Vrai ou Faux : Lorsqu’on enfonce le piston dans l’expérience 1, les molécules d’air deviennent plus petites et s’écrasent. Justifier la réponse.

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Exercice 3 : Interprétation microscopique d’un thé sucré

Un morceau de sucre (soluté) est déposé dans une tasse de thé chaud (solvant). Après quelques instants et sans remuer, le morceau de sucre a entièrement disparu et le thé a un goût sucré homogène de haut en bas.

1. Comment s’appelle ce phénomène physique ?
2. Décrire précisément les étapes de ce processus à l’échelle microscopique (le rôle des molécules de thé vis-à-vis des molécules de sucre).
3. Pourquoi le goût sucré s’est-il propagé dans toute la tasse alors que l’on n’a pas mélangé avec une cuillère ? Citer la propriété du cours liée au mouvement des molécules.

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Exercice 4 : Analyse historique - Les observations de Robert Brown

En 1827, le botaniste Robert Brown observe au microscope des grains de pollen en suspension dans de l’eau pure. Il s’attend à ce que les grains restent parfaitement immobiles, mais il découvre avec surprise qu’ils s’agitent continuellement en décrivant des trajectoires en zigzag complètement imprévisibles.

1. Comment appelle-t-on ce phénomène scientifique aujourd’hui ?
2. Les molécules d’eau sont-elles visibles avec le microscope utilisé par Robert Brown ?
3. Expliquer la cause physique réelle du mouvement en zigzag des grains de pollen. Que font les molécules d’eau invisibles sur le grain de pollen ?
4. Quelle conclusion majeure sur la nature de la matière ce phénomène a-t-il permis de prouver ?