Glaçons qui fondent, buée sur la bouteille, eau qui bout : les six changements d’état de l’eau et leurs températures.
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Les changements d’état de l’eau
Module II : La matière : ses propriétés et ses transformationsSéquence 6 : Transformations physiques de l’eauSéances 12-13 : Vaporisation, condensation, solidification, liquéfaction, sublimation (TP n°4)
💡 Idée principale : l’eau existe sous trois états physiques : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur). Elle passe de l’un à l’autre par des changements d’état : fusion, solidification, vaporisation, liquéfaction, sublimation et condensation. Pendant un changement d’état de l’eau pure, la température reste constante (0 °C pour la fusion, 100 °C pour l’ébullition au niveau de la mer).
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Étapes résumées
Solide → liquide : fusion ; liquide → solide : solidification (0 °C pour l’eau pure).
Liquide → gaz : vaporisation (évaporation lente ou ébullition à 100 °C).
Gaz → liquide : liquéfaction (ou condensation liquide) ; ex. : la buée.
Solide → gaz : sublimation ; gaz → solide : condensation solide (givre).
Pendant un changement d’état d’un corps pur, la température reste constante : c’est un palier.
Situation problème
À Bafoussam, Ange sort une bouteille d’eau glacée du réfrigérateur : en quelques minutes, la bouteille se couvre de gouttelettes. « La bouteille fuit ! » dit son petit frère. Sur le feu, la marmite d’eau pour le couscous bout depuis dix minutes ; leur mère augmente le feu « pour que l’eau devienne plus chaude ». Le linge étendu dehors, lui, sèche sans bouillir.
Consignes :
Relève les phénomènes observés dans ce texte.
D’où viennent les gouttelettes sur la bouteille ?
Augmenter le feu rend-il l’eau qui bout plus chaude ? Comment le linge peut-il sécher sans bouillir ?
le problèmel’ébullitionl’eau
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Compétence visée
Interpréter les transformations physiques de l’eau observées dans la vie courante.
Objectifs de la leçon
Nommer les six changements d’état de l’eau.
Distinguer évaporation et ébullition.
Mettre en évidence la constance de la température pendant un changement d’état.
Les trois états de l’eau et leurs changements
1. Les trois états physiques de l’eau
État
Forme
Volume
Exemple
Solide
propre (ne coule pas)
propre
glaçon, grêle
Liquide
prend la forme du récipient
propre
eau du robinet, pluie
Gazeux
occupe tout l’espace
variable
vapeur d’eau (invisible)
l’objectifla pluiel’eau potable
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Activité 1 : nommer les changements d’état
Le document 1 résume les passages d’un état à l’autre. Les petits ronds représentent les particules d’eau.
Document 1 : les six changements d’état de l’eau.
Comment s’appelle le passage de l’état liquide à l’état gazeux ? Et l’inverse ?
Comment sont rangées les particules dans un solide ? Dans un gaz ?
Explique maintenant la « fuite » de la bouteille glacée.
Ce qu’il faut comprendre : la vaporisation fait passer l’eau du liquide au gaz ; la liquéfaction (ou condensation liquide) fait l’inverse. Dans le solide, les particules sont serrées et ordonnées ; dans le gaz, elles sont éloignées et en désordre. La bouteille ne fuit pas : la vapeur d’eau de l’air se liquéfie au contact de la paroi froide.
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Les changements d’état dans la nature et à la maison
Fusion : la glace fond dans le jus ; la grêle fond sur le sol à Dschang.
Solidification : l’eau devient glace au congélateur.
Vaporisation : les flaques sèchent ; l’eau bout dans la marmite.
Liquéfaction : buée sur les vitres, rosée du matin, formation des nuages.
Sublimation et condensation solide : la glace sèche fume, le givre se forme dans le congélateur.
la glaceles glaçonsnuages et pluie
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Vaporisation : évaporation et ébullition
Activité 2 : deux façons de vaporiser l’eau
Compare le linge qui sèche au soleil et l’eau qui bout dans une casserole.
Document 2 : évaporation et ébullition.
Dans les deux cas, en quoi l’eau liquide se transforme-t-elle ?
Donne deux différences entre évaporation et ébullition.
Pourquoi le linge sèche-t-il plus vite quand il y a du soleil et du vent ?
Ce qu’il faut comprendre : dans les deux cas, l’eau se vaporise. L’évaporation est lente, se fait à toute température et seulement à la surface. L’ébullition se fait à une température fixe (100 °C au niveau de la mer), avec des bulles de vapeur dans tout le liquide. La chaleur et le vent accélèrent l’évaporation.
Évaporation et ébullition
Évaporation
Lente, silencieuse, à toute température, à la surface du liquide.
≠
Ébullition
Rapide, avec bulles, à 100 °C pour l’eau pure (moins en altitude : environ 96 °C à Ngaoundéré).
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TP n°4 : la température pendant un changement d’état
Activité 3 : chauffer de la glace jusqu’à l’ébullition (TP)
On place des glaçons pilés à −15 °C dans un bécher avec un thermomètre, puis on chauffe doucement en remuant. On relève la température toutes les minutes et on trace la courbe.
Document 3 : évolution de la température de l’eau au cours du chauffage.
Que fait la température pendant que la glace fond ? Pendant que l’eau bout ?
Combien de temps dure la fusion ? À quelle température ?
Réponds maintenant à la maman : augmenter le feu rend-il l’eau plus chaude ?
Ce qu’il faut comprendre : la courbe présente deux paliers : pendant la fusion la température reste à 0 °C, pendant l’ébullition elle reste à 100 °C, même si l’on continue de chauffer. La chaleur sert alors à changer l’état. Augmenter le feu fait bouillir plus fort et vaporise plus vite l’eau, mais ne la rend pas plus chaude : on gaspille du gaz ou du bois.
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Température de changement d’état
Pour un corps pur, la température reste constante pendant tout le changement d’état.
Eau pure : fusion et solidification à 0 °C ; ébullition à 100 °C (au niveau de la mer).
Ces températures servent à reconnaître un corps pur ; l’eau salée, elle, ne gèle pas à 0 °C.
Sécurité pendant le TP
porter des lunettes, attacher les cheveux, ne jamais chauffer un récipient fermé ;
la vapeur d’eau brûle gravement : éloigner le visage et les mains de la casserole.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
L’eau existe à l’état solide, liquide et gazeux ; un changement d’état ne change pas sa nature.
L’évaporation est lente et se fait à toute température ; l’ébullition se fait à 100 °C avec des bulles.
Pendant un changement d’état d’un corps pur, la température reste constante (palier).
Eau pure : 0 °C pour la fusion et la solidification, 100 °C pour l’ébullition au niveau de la mer.
je retiensla températurela chaleur
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Vocabulaire à connaître
Fusionpassage de l’état solide à l’état liquide.Vaporisationpassage de l’état liquide à l’état gazeux.Liquéfactionpassage de l’état gazeux à l’état liquide (on dit aussi condensation).Sublimationpassage direct du solide au gaz.Palierpartie horizontale d’une courbe : la température ne change pas.
Je m’évalue
1. Comment s’appelle la transformation de la glace en eau liquide ?
2. Donne une différence entre évaporation et ébullition.
3. D’où vient la buée sur une bouteille glacée ?
4. Que fait la température de l’eau pendant l’ébullition ?
Réponses : la fusion · l’ébullition se fait à 100 °C avec des bulles · la vapeur d’eau de l’air se liquéfie · elle reste constante (100 °C). Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisla lumièrele cortex
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Erreurs fréquentes
Croire que la buée sort de la bouteille : elle vient de la vapeur d’eau de l’air.
Dire que la « fumée » blanche au-dessus de la marmite est de la vapeur : ce sont de fines gouttelettes ; la vapeur est invisible.
Penser qu’on augmente la température de l’eau qui bout en chauffant plus fort.
Méthode
Pour nommer un changement d’état, repère toujours l’état de départ et l’état d’arrivée, puis utilise le tableau : S → L fusion, L → S solidification, L → G vaporisation, G → L liquéfaction, S → G sublimation, G → S condensation solide.
Activité d’intégration
Le club scientifique de ton collège à Garoua prépare une exposition. Les élèves ont relevé la température d’une casserole d’eau chauffée : 25 – 45 – 68 – 88 – 100 – 100 – 100 – 100 °C (une mesure par minute). Ils veulent aussi expliquer pourquoi les gouttes de rosée apparaissent sur les feuilles le matin en saison des pluies.
Trace l’allure de la courbe température-temps et repère le palier.
Nomme le changement d’état qui se produit pendant le palier et explique pourquoi la température ne monte plus.
Explique la formation de la rosée en nommant le changement d’état.