Chapitre 6 : L`eau dans tous ses états

Chapitre 6 : L'eau dans tous ses états
I) Qu'est-ce que le cycle de l'eau ?
Voir document : Le cycle de l'eau (surfrider europe)
Voir vidéo : Le cycle de l'eau (C'est pas sorcier)
II) Quels sont les différents états physiques de l'eau ?
L'eau existe sur Terre sous trois états physiques différents :
• sous forme gazeuse : c'est la vapeur d'eau
• sous forme liquide : c'est l'eau liquide que nous buvons
• sous forme solide : c'est la glace.
Quelles sont les propriétés de chacun de ses états ?
1) L'état solide :
Expérience : On dispose dans trois récipients de formes différentes, un morceau de glace (eau solide).
Schéma :
bécher
Verre à pied
cristalisoir
Eau solide
Observations :
La forme du glaçon ne change pas quelle que soit la forme du récipient.
Conclusion :
L'eau solide a une forme qui lui est propre et qui ne dépend pas du récipient qui la contient. Le
volume du glaçon ne change pas lorsqu'on change de récipient.
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2) L'état liquide :
Expérience : On introduit dans les récipients précédents de l'eau liquide
Schéma :
Eau liquide
On incline ensuite légèrement ces différents récipients :
Surface libre
Remarque : la surface d'eau en contact avec l'air est appelée la surface libre de l'eau.
Observation :
On constate que l'eau liquide prend la forme du récipient dans lequel elle se trouve.
Lorsque l'on incline les récipients on constate que la surface libre de l'eau reste horizontale.
Conclusion :
Un liquide n'a pas de forme propre et ne peut donc pas être saisi à la main. Il prend la forme du récipient
du récipient dans lequel on le verse, sans changer de volume.
La surface libre d'un liquide comme l'eau est toujours horizontale.
3) L'état gazeux :
Expérience : On porte à ébullition de l'eau dans un ballon coiffé d'un ballon de baudruche vide.
Schéma :
Ballon de baudruche
Ballon
Eau liquide
Chauffe ballon
Observation :
On constate que lorsque l'eau bout, le ballon se gonfle.
Interprétation :
Lors de l'ébullition l'eau liquide se transforme en vapeur d'eau et cette vapeur d'eau vient gonfler le
ballon, le volume occupé par l'eau augmente.
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Conclusion :
Un gaz n'a pas de forme propre et prend la forme du récipient qui le contient. Il occupe toute la
place qu'on lui offre en changeant de forme et de volume.
III) Les changements d'états de l'eau :
1) comment appelle-t-on les changements d'état de l'eau ?
Sur Terre, au cours du cycle de l'eau, l'eau subit de nombreux changements d'états (c'est à dire qu'elle
passe d'un état physique à un autre).
Ainsi on donne un nom à chaque changement d'état :
vaporisation
Fusion
ETAT LIQUIDE
ETAT SOLIDE
Solidification
ETAT GAZEUX
Liquéfaction
Remarque : Un changement d'état fait intervenir un transfert d'énergie. Ainsi pour faire fondre de la
glace ou vaporiser de l'eau liquide il faut augmenter la température de l'eau, il est donc nécessaire de
fournir de l'énergie thermique.
2) Étude la solidification de l'eau :
Voir fiche TP : Étude des changements d'états
Conclusion :
Nous avons montré en TP que le volume de l'eau varie lors de la solidification. Un changement
d'état s'accompagne donc d'une variation de volume.
La température de solidification de l'eau est 0°C.
3) Étude de la fusion de la glace :
Voir fiche TP : Étude des changements d'états
Conclusion :
Lors de la fusion de la glace, nous avons montré en TP que la masse d'eau ne variait pas. La masse se
conserve lors d'un changement d'état.
4) Étude de la vaporisation de l'eau à la pression atmosphérique :
Voir fiche TP : Étude des changements d'états
Courbe d'évolution de la température en fonction du temps
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Conclusion :
Nous avons constaté en TP qu'à la pression atmosphérique normale, l'ébullition de l'eau est atteinte
pour une température proche de 100°C.
La graphique de l'évolution de la température en fonction du temps, montre que la température de l'eau
reste constante lors de la vaporisation, on appelle cela un palier de température.
5) Vaporisation de l'eau à pression réduite :
Peut-on faire bouillir de l'eau à une température inférieure à 100°C ?
Expérience : On place un bêcher contenant de l'eau chaude à environ 80°C, et on le place dans une
cloche à vide dans laquelle on peut faire baisser la pression de l'air. On contrôle la température de
l'eau avec un thermomètre.
Schéma :
Observation :
L'eau bout à une température de 80°C, lorsque la pression de l'air est plus faible que la pression
atmosphérique.
Interprétation :
La diminution de la pression atmosphérique dans la cloche a pour effet de faire baisser la température
d'ébullition de l'eau.
Conclusion :
Les températures de changement d'état de l'eau dépendent de la pression atmosphérique.
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