Un caillou, l’eau d’une bouteille, l’air d’un ballon : mesurer la masse, le volume et la concentration de la matière.
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La matière : masse, volume et concentration
Module II : La matière : ses propriétés et ses transformationsSéquence 5 : Quelques propriétés générales de la matièreSéances 13-14 : Caractéristiques de la matière ; masse, volume, concentration
💡 Idée principale : la matière est tout ce qui a une masse et occupe un volume. Elle existe à l’état solide, liquide ou gazeux. On mesure la masse avec une balance (kg), le volume avec une éprouvette graduée (L, mL) et on calcule la concentration massique d’une solution : Cm = m / V.
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Étapes résumées
La matière a une masse et occupe un volume ; elle est solide, liquide ou gazeuse.
La masse se mesure avec une balance ; son unité est le kilogramme (kg).
Le volume se mesure avec une éprouvette graduée ; unités : m³, L, mL (1 L = 1 dm³ ; 1 mL = 1 cm³).
Concentration massique : Cm = masse de soluté (g) ÷ volume de solution (L), en g/L.
Situation problème
Pour préparer le jus de foléré (bissap) de la fête de l’école à Bafoussam, la classe de 6e doit dissoudre exactement 200 g de sucre dans 2 L d’eau. Paul dit que l’air n’est « rien du tout », Mireille affirme qu’un ballon gonflé est plus lourd qu’un ballon vide. Le professeur apporte une balance et une éprouvette graduée.
Consignes :
Relève les problèmes posés.
L’air est-il de la matière ? Comment le vérifier ?
Quels instruments faut-il pour mesurer le sucre et l’eau ? Quelle est la concentration du jus en sucre ?
Compétence visée
Déterminer quelques caractéristiques physiques d’un corps (masse, volume, concentration) pour préparer correctement un mélange.
Objectifs de la leçon
Définir la matière et citer ses trois états.
Mesurer la masse et le volume d’un corps (TP8).
Calculer une concentration massique.
le problèmel’objectifl’éprouvette
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Les caractéristiques de la matière
1. Matière
tout ce qui possède une masse et occupe un volume (de la place). Le bois, l’eau, l’air, notre corps sont faits de matière. La lumière, le son, les idées ne sont pas de la matière.
Exemple : un ballon gonflé est un peu plus lourd qu’un ballon vide : l’air a une masse.
Activité 1 : les trois états de la matière
Le document 1 représente un solide, un liquide et un gaz, avec les petites particules qui les forment.
Document 1 : modèle particulaire des trois états physiques.
Quel état a une forme propre ?
Dans quel état les particules sont-elles très éloignées les unes des autres ?
Ce qu’il faut comprendre : dans un solide, les particules sont serrées et fixes : il a une forme propre. Dans un liquide, elles sont serrées mais glissent : il prend la forme du récipient et sa surface libre est horizontale. Dans un gaz, elles sont très éloignées : il occupe tout l’espace et se comprime.
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2. Masse et volume : grandeurs et unités
Grandeur
Instrument
Unité légale
Autres unités
Masse (m)
balance
kilogramme (kg)
t, g, mg (1 kg = 1 000 g)
Volume (V)
éprouvette graduée
mètre cube (m³)
L, mL (1 L = 1 dm³ = 1 000 mL)
Concentration massique (Cm)
calcul
gramme par litre (g/L)
kg/m³
Mesurer la masse et le volume (TP8)
Activité 2 : mesurer le volume d’un caillou
On verse de l’eau dans une éprouvette graduée, on lit le volume, puis on y plonge un caillou avec précaution (document 2).
Document 2 : mesure du volume d’un liquide et d’un solide par déplacement d’eau.
Lis les volumes V₁ et V₂.
Calcule le volume du caillou. Pourquoi l’eau monte-t-elle ?
Ce qu’il faut comprendre : le caillou prend la place d’une partie de l’eau, qui monte. Son volume est égal au volume d’eau déplacé : V = V₂ − V₁ = 15 mL = 15 cm³. Pour bien lire, on place l’œil au niveau du bas de la surface du liquide.
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Activité 3 : mesurer la masse d’un liquide
On ne peut pas poser un liquide directement sur la balance : on le pèse dans un récipient (document 3).
Document 3 : mesure de la masse de 250 mL d’eau.
Quelle est la masse de l’eau ?
Que signifie « tarer » la balance ?
Ce qu’il faut comprendre : masse de l’eau = masse (verre + eau) − masse du verre vide = 370 − 120 = 250 g. Tarer, c’est remettre l’affichage à zéro avec le verre vide posé dessus : la balance indique alors directement la masse du liquide.
La concentration massique
3. Solution et concentration
Quand on dissout du sucre dans de l’eau, on obtient une solution : le sucre est le soluté, l’eau est le solvant. La concentration massique indique la masse de soluté dissous dans 1 L de solution :Cm = m / V (m en g, V en L, Cm en g/L)
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Exemple guidé
Pour le jus de foléré, on dissout 200 g de sucre dans de l’eau pour obtenir 2 L de jus. Calcule la concentration massique en sucre.
Solution : Masse de soluté : m = 200 g ; volume de solution : V = 2 L. Cm = m / V = 200 / 2 = 100 g/L. Chaque litre de jus contient 100 g de sucre.
Exemple guidé 2
Énoncé
Une infirmière prépare 500 mL d’eau salée à 9 g/L. Quelle masse de sel doit-elle peser ?
Solution
Convertir : V = 500 mL = 0,5 L. m = Cm × V = 9 × 0,5 = 4,5 g de sel.
Astuces de calcul
Toujours convertir le volume en litres avant de calculer (250 mL = 0,25 L).
Plus on met de soluté dans le même volume, plus la solution est concentrée.
Si on ajoute de l’eau, la masse de soluté ne change pas mais la concentration diminue (dilution).
le volumele bécherla solution
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Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La matière a une masse et occupe un volume ; elle est solide, liquide ou gazeuse.
La masse se mesure avec une balance, en kilogramme (kg) ; 1 kg = 1 000 g.
Le volume se mesure avec une éprouvette graduée ; 1 L = 1 dm³ = 1 000 mL ; 1 mL = 1 cm³.
Volume d’un solide : V = V₂ − V₁ (déplacement d’eau).
Concentration massique : Cm = m / V, en g/L.
Vocabulaire à connaître
Matièretout ce qui a une masse et occupe un volume.Massequantité de matière d’un corps, en kg.Volumeplace occupée par un corps, en m³ ou en L.Solutécorps qui se dissout (sucre, sel).Concentration massiquemasse de soluté dissoute dans un litre de solution.
je retiensla massela balance
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Je m’évalue
1. Cite les trois états de la matière.
2. Avec quel instrument mesure-t-on une masse ?
3. Combien de mL y a-t-il dans 1,5 L ?
4. 30 g de sel dans 0,5 L d’eau : quelle concentration ?
Réponses : solide, liquide, gazeux · une balance · 1 500 mL · 60 g/L. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Croire que l’air n’est pas de la matière : il a une masse et occupe un volume.
Oublier de convertir les mL en L dans le calcul de Cm.
Lire le volume en regardant l’éprouvette d’en haut : l’œil doit être au niveau du liquide.
je réfléchisle selle suivi
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Méthode
Pour résoudre un calcul : écris les données avec leurs unités, convertis si nécessaire, écris la formule (Cm = m / V), remplace par les valeurs, calcule et termine par une phrase avec l’unité.
Activité d’intégration
Au centre de santé de Mbouda, on prépare une solution de réhydratation orale (SRO) contre la diarrhée : 20 g de sucre et 3,5 g de sel dans 1 L d’eau potable. Une maman n’a qu’une bouteille de 500 mL et une petite balance de cuisine.
Calcule la concentration massique du sucre et celle du sel dans la SRO.
Calcule les masses de sucre et de sel à mettre dans 500 mL.
Indique comment elle peut vérifier le volume de sa bouteille.