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Co llect io n Libr
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Madeleine BARBOUX
Profe sseur au Lycée Héténe Boucher · Paris. Ro bert BOURDON
Professeur au CES et au Lycée MarcelRoby -Saint -Germain -en -Laye. Madeleine MESM IN
Dire cteur d'Études au Centre de Form ation des PEGC de l'École Normale des Batignolles - Paris.
Mich èle VERLHA C
Pro fesseur au Lycée François Villon - Paris.
Avec la co ll abo ra t ion d'une équipe de professeurs de l'enseign e-ment sec on d air e et de l'en seignem entsu périeur.
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Ce manuel est accompagné d'un ouvrage réservé au Professeuroù ce derniertrouvera les informationsindispensablesàl'utilisation du présent ouvrage
Les droits revena nt aux auteurs de cet ouvrage sont versés à une Associati on à but non lucratif dont la vocation est d'aiderà renseig neme nt des Sciences Physiq ues.
ISBN 2-(lI-003'il5().S
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1917, libr. irieHltd>e lte,Tou .drOÔls de Irilduclion.de,eprodu(:tioneld'~lationr... POU' tOUSP'vto.
LI loi du 11 marsn'aulorislln l.au. le rmesdesalinéas 2 el3det'a rllc le41,d'unePII"-queles • aJPIe5ou reproductlons stnelemenl résenlées~ fusageprwjdu coprstt elnon destinéesIlune uli~s;lIIÎOn coI1ec1ÎYe. el. d'autre patI. Que les. .nalyses el le. COUrtU CI1,UQn$ d'fI$ un bul d'exemp le.1!f'ilust f1lliorl • toule ,epr ' se ntatiorl ou repfoduction Inlegrale ou panoelle.faitesans le COn$8tu.ment de r""'leUrou de ""s ay.nlSdroôlsou .y.ntSaoUM 'Slilliti1••(. linN 1'"de l'' Rode 401.Celle reprMenlatÎOn ou reproduction. PIIrquelqueproc6d6 quece SOIt, constfluef.it donc une conu.facon sanctionnéeparluar1ides42 5elsuiv.nts du Code1)6"'1.
PROPRIÉTÉS PHYSIQUES
DE
LA MATIÈRE
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PRO PRI ËT ËS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE 2
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3 4 4 51/ Photo Ires agrandie deneige. On peut voir aussi les cristauxde glace. 2/ Cristaux dequartz.
3/ Les solides se présententsouvent sous forme de cris taux.
4/ Série de recipients en bois utilises parfoispour mesurer le volume de certains solides:grains,marrons,etc.
5/ Série de recipients en etain utilises pour mesurerle volume des liquides.
1
1
Sur lalune.iln'v a pasd'atmosphère. le cosmonautedoit porter un scaphandre etemporter dequoi respirer.2/ Plongeurs sous-marins. On voit les bouteilles contenant legazquileurpermet de respirer. 3/ Le cerf-volant. Un jeuimpossible sur lalune! 3
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1/ et 3/ la balance est un instrument connu depuis l'Antiquité. Cette balance, utilisée de nos jours sur un marché est la même que la balance représentée dans un tombeau égyptien Ichctc Il.
2/ Un autre exemple de balance: la balance romaine. Cette balance, facile à transporte r, est encore utilisée sur des marchés.
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4/ la distillation au XVI"siècle. 5/ Distilleriede pétrole brut de Carling. A droite, on voit les tours. au centre la colonne de distillation et à gauche la colonne de distillation sous vide.
5
PROPRI ÉTË S PHY SIQ UES DE LA MATIÈRE
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Nord
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Le capitaine Houeras. le docteur el leurs compagnons font partie d'une ex pédition pour explorer les environs du pâle Nord. Ils viennent de se construire une maison de glace mais ils /l'om plus rienà manger et
vott
à
qu'unours affamelessuif: quefaire?Ils n'omplus de ballespourleurfusil!• Dem a in,dit-il,je tuerai cetours!
De ma in!fitJohnson,qui semblait sortir d' un mauvais rêve, De ma in !
Vous n'avez pasde bal le! J'en ferai.
Vous n'ave z pas de plomb! No n, mais j'ai du me rc uret,
Et, cela dit. le docte ur prit le thermomètre: il marquait à l'i ntér ieur
+
10o
c.
Le docteur sortit, plaça l'instrument sur un glaçon et rentra bientôt. La températ ure extérieure était de 47vC au-desso us de zero. •A demain, dit-il au vieux marin: dormez, et attendons le lever du soleil. •Le lendemain, aux premiers rayonsdu jour.le docteur, suivi deJohnso n, se précip ita dehors et courut au thermomètre; tout le mer cure s'é ta it réfugié da ns la cuvett e, so us la forme d'un cylindre compact. Le docteur brisa l'inst rumen tet en retira de ses doigts,prudemmentga ntés, un véritable morceau de métal très peu malléable et d'une grande dureté. C'était un vrai lingot.
• Ah! monsieur Clawbonny. s'éc ria le maître d'équ ipag e, voilà qui est merveilleux! Vousêtesun lier homme!
- Non, mon ami, répondit le docteur, je suis se ule me nt un homme doué d'une bonne memoire ct qUI a beaucoup lu.
- Que voulez-vous dire?
- Je me suis so uve nu à propos d'un fait relaté par le capitaine Ross dans la relation de son voyage : il dit avoir perce une planche d'un pouce d'épaisseur avec un fusil cha rgé d'une balle de mercure gelé: si j'ava is eu de l'huile à ma disposition , c'cût été presque la même chose. car il raconte également qu'une balle d'huile d'amande douc e, tirée contre un poteau, le fendit el rebondit à te rre sans avoir été cassée. L'ours
fus
tuépar la ballefaiteavecle mercuredu thermomètre.Jules Verne,Lesm'enturesducapitaine Hatteras.
docum
ents
11Stationd'épuratien des eauxusées. Pour économiser l'eau, on récupère les eaux qui ontdèjà servi,011 lesnettoie dans desusines commecelle-ci.
21
Marais salants.31
laplanète Mars.41
Unvolcanenèru ption.8
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La so nd e Viking arrivée sur MarsCil 1976 portai l des instruments
capa bles de mesurer la tempér
a-ture, On a trouvé que celle-ci était d'en viron 76"C au-d esso us de zero à lasu rface de la ca lo tte qui couvre
le pôle Nord de Mar s.
On a trouveaussique J'atmosphère
martienne co nt ie nt du gaz ca rbo -nique (ou dioxyde de ca rbo ne) el de la vape u r d'cau.
La pression atmo sphérique su r
Mars est de 6à 7 millibars. Po u r cette pression el cett e tem-pérature. le gaz carbonique es! gazeu x. Le se ul constituant de l'atmosphère martienne qui sail
solide dans ces conditionsestt'cau. On sa it donc maintenant que la
ca lotte pola ire est co nstit uee de glace.
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[H.]Je décou vris so ud a in. à moinsde dixmètres. une chose assezse
n-satio nn e lle: une espèce de cuve
où clapo tait de la lave liquide.
Une •peau . de refroidissement. grise et élastique. qui me rappelait celle des élép ha nts, la recouvrait
déjà. Elle se bo urso ufla it sous la poussée des bulles de gaz éc hap-pées du magma, ondulait. puis
montait et retombait avec des •floc . lourds. tourmentée par les puissants remou s de la lave so us-jacente. A chaque seconde. cette peau crevait en quelque point.
c
é-dant il la pression des gaz. et une petite gerbe s'épa no u issa it engra ppe d'esc a rbilles liquides, [u .) La lave, qUI se mbla it liq uide comme de l'ca u au moment où la mare ava it débordé. n'était plusà présent qu'un fluide visq ue ux.
H.Tazieff Cratèresenfeu. Arthaud. 11 existe des roches que nous con na isso ns à l'état solide à la
surface de la Terre et qui se tr
ou-vent il l'état liquide en profondeur. Lors des éruptions vo lca niq ues ,
ce rta ines s'éco ulen t so us forme de lave squi se solidifi e nt en se refroi-dissant il l'air. Des ga i's'éc ha p pe nt
aussi.
PROPRII~TË S PHYSIQ UES DE LA MATI ËR E
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1 Es-tu capa ble de citer cinq solides et cinq liquides ? Quels gaz connais-tu?
2 Calcule levolume de cette malle.
3 Quel volumea lu Orion ?
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4 Pou r soigne r ton œil le méd eci n a dit: •Mettre 5 gouttes de ce méd icam ent •.
Commen t ferais-tu pour savoir quel volume cela représen te ?
5 La publicité pour une ma rqu ed'automobiledit :• Le gra nd cof freà bagages de notre nouveau mod èle rendra vos vacances agréables.Vous po urre z empo rte r tout ce qu' il faut pour vous et votre famill e.
Comment ferais-tu pou r évafuer le volume de ce coffre? 6 Qui a fait la bonne lec ture : Décib el, NéonouOrion ?
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7 Comment ferais-tu pou r mesur er: le volume d'un bouchon?
le vo lu me du selco ntenu da ns une cuillère? le vo lume de ta chambre?
ton propre volume?
le volu me d'un grai n de café ?
le volume de l'encre conte nue dans Ion stylo?
8 Es-tu ca pable d'expri mer en cm' les volumes suiva nts: 1 ml: 6 1: 1 ml?
9 Voici l'expérience qu'a réalis ée Déc ibel :
Quel est le volume du caillo u?
10 Dans un ja rd in ily li un tasde sable de 1ml.Tu voudraisbien le transpor ter. Pour cela tu disposes d'unebrou et tedanslaquelle lu peux mettre ft chaque fois deu x seaux de
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litres. Combien fer as-lu de voyages?II Quelles expérie nce s pou rra is-t u fa ire pour montrer que l'a ir nous entoure?
12 Troisavio ns volent dans le ciel.
- Le premier est à une altitude
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la pressio n atmospherique est de 400 millibars.- Le deuxièm e est il une altitude ou la pression atmosphe rique est de 500 millibar s.
- Le troisi ème est il une altitude ou la pression atmosph érique est de 200 milliba rs ,
Es-t ucapa ble dedire quelest l'avionquivole le plushaut'!
PRO PRII:TJ:S PHYSIQUES DE LA MAT1ËR E
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13 Orion lit le volume à la fin de sonexpér ience.
A-t-il trouvé 97 crn'. 100cm' ou 103 cm)? Choisis la bonne réponse. Comm ent fais-tu pour choisir?
14 Pe ut-on . en se serva nt d'un baromètre, trouver la hau te ur d'une tour. d' une montagne?
15 Es-tu capable de dire pourquo i on gonfle différemm en t les pneus d' un e voiture enété et en hive r ?
16 Tu pèses ta tro usse de classe ct tu trouves 125 g. Puis tu la vides et tu ensors: deuxcrayons, unstylo, une gomme, un compas.
Tu as mainten ant sixobjets au lie u d'un seul. A ton avis,la quant ité de matière a-t-e lle changé?
Quel résultat obtiens-tu si tu places ces six objets ensemble sur le mê me platea u de la balance?
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17 Tu as déterminé à l'aide d'une balance Ro be rva l la masse de ton livre. Tu as tro uve 246 g. Quell esmasses marquées as-tu employées?
18 Da ns le récipie nt ci-con tre, on ajoute avec précaution 5 cm- de l'un des corps suiva nts:
suc re - vin - huile - sirop - café solub le- lait - sable.
Sans essayer, peux-tu dire dans quels cas le liquide va sûrement
dé-borde r?
19 La notice d'un congé late u r indique que sa temperature peut des -cendre jusqu'à 30 OC au-d esso us de zé ro.
fu metsun récipient contenant de l'cau dans ce congélateur. Quelle se ra la températ ure de la glace da ns le congélateur?
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Déc ibel a pris un flacon au laboratoi re. Elle refroidit le liquide qu'ilcontient.Elle lit la températu re ct trouve:
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Le flacon contient-il un mélange ou un corps non mélangé il un autr e ? A quelle te mpé ra tu re ce liquide devient-i lsolide?
Dé cibel veut ensuite raire fondre le solide obtenu. A quelle température cela va-t-il se passer?
21 Quand on cha uffe de l'cau de mer et que l'on condense la vape ur obten ue, obtient-on de l'ca u de mer?
22 Comme nt ferais-tu pou r prouver quil y a de la vapeur d'eau dans
une pièc e un jou r d'é té ?
23 Le cu ivre est-il solide, liqu ide, ou gaze ux à 1200OC ?
24 Da ns une ampoule électriq ue, le filament est en tungstène. Que lle est la tem pé ra tur e maximaleque peut atte ind re ce filament'!
25 En Sibérie, il peut y avoir des températures de 50''C au-dessous de zéro. Fa ut-il utilise r un thermomètre
à
mercure ou un thermomètreà
alcoolpour Jesavoir? Po ur q uo i?26 Tu ré alises la pesée représe nté e ci-contre: Puis tu mets le sel dans l'eau.
Da ns quell e positio n vas-tu voir la bala nce : 1,2, ou 3?
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27 Orio n chaum: du plomb da ns un creuse t Il n'arrête pas lechuuf -rage el dessine cc qu'i l voit Ioules les cinq minut es, Void cesdessins. Ils sontdans le désord re.
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2Orion u oublie deux fois d'ecrire la tcmpér.uurc. Fais-le à sa place. Indiqu e (Jansquel ordre cesdessinsont été faits .
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1 Dis pourquoi l'eau mont e da ns l'ampoule d'Orion et pasdans ce lle de Décibel quand ils casse nt le bout de l'ampoule sous l' ea u.Quelle différe nce y avait-il ent re le contenu de chaque ampou le avantqu'elles ne soient cassé es?
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2 Dis pourq uoi Décibel trouve toujours le même résul tat.
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3 Rega rde bien les dessins ci-dessousctdispo urq uoi Orion cl Décibel ont pu transvase r l'ai r sans perdre de huiles,et pourquoi Néonil échoué.
4 Dis pourquoi le cosmonaute sur la lune el le plo nge ur sous-marin emportent desbouteillesde gaz.
5 Lorsqu'un tube de télévisio n sc casseon ditquïl•imploses. Peux-tu dire pourqu o i on emploie cc mot?
6 Po ur ouvrir un auto-cuiseur, il faut d'abord faire so rtir la vapeur. Expliq ue pourquoi.
7 Tu veux peser une feuille de cahier. Que lle sorte de balance vas-tu prendre'!Pourq uoi?
8 Pour peser un camio n, quelle sorte de ba lan ce doit-on utiliser ?
PROPRIËn~s PIlY$lQ UI:$ DI: LA MATIËR E
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pourquoi
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9 Orion. Decibel et Néon veulent connaître la tem pérature de l'eau contenue dans cc récipient.
Voicicomment ils font.Qui a obtenu le bon résultat? Pourquoi'!
lU Regarde les dessins et expliq ue ce qui s' est passé. (,~'---
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Il Orion veut mett re tout le gaz de la boute illedans desflaconsde 1l. Il pense qu' il a besoin de 50 flaco ns. Es-t u d'a cco rd avec lui?A-I-il besoin de moin sde 50 flacon s, de 50 flacons ou de plusde 50 flacons? (Vo ir Encyclopédie, Pression d'un gaz , p. 29.)
12 Tu mets du beurre dans une casserole, et tu pèse s. Tu co nstates qu'il y li 50 g de beurre.
Tu fais fondre le beurre. Si tu pèses à nouveau la casserole avec le beurre fo ndu, tu co nstates qu'ily a toujours 50 g de beurre fond u. Pe ux-lu dire pourq uoi?
13 Qua nd on veut desembuer rapidement les vitres d'une voiture,on envo ie de l'air cha ud. Pourquoi?
14 Pourqu oiy a-t-il de la rosé e dehors le matin?
15 Po urquoi fau t-il évite r que l'e au du radia te urd'une voiture gèle? 16 Voici un extrait d'un articlede journal(la Recherche N° 71 oct. 76): •Remorquer des icebergs des regions polaires l'ers des contrées éloignées el les utiliser comme source d'eau douce éveille aujourd'hui la curiositéde bon nombre de gens_.
Peux-tu dire po urquoi les iceb e rgs sont desréservesd'eau dou c e ?
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mment ça march
e?
1 Tu as déjà vu un compte-goutte s.Que faut-il faire pours'enservir'! Pourquoi'!
2 Regarde bien la photogr a phie de l'altimètre p.22. Com me nt fonctionne-t-il?
J Quand on fait un se ul trou dans une boîte de jusde fruit, on a du mal à ve rse r le liquide dans un verre. Ilfa utsecoue r fort em en t la boîte et lejus ne coule pas régulièr em ent. Au contraire .si on fait deux tro us dansla boîte, leliquide coule facilem ent dan s un ve rre.
Peux-tu expliq ue rce qui se passe ?
4 Le bocal de conserve ci-cont re prés ente une dou ble ferme ture: un système mét all iqu e.
une couro nne platede cao utc ho uc.
Quand on veut ouvrir ce boca l, on com me nce par ouvrir lesystè me mét alliqu e ct on s'aperçoi t que le co uve rcle reste bloqué. Il fautalor s tirer forte me nt surle cao utc ho uc. Onente nd . pschit t», et lecouvercle
s'ouvre fac ile ment. Pe ux-t uexpliq ue r ce qui se passe '!
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17PROPRJ ËTËS PHYSIQUES DI:::: LA MATI.Ë.R E
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5 Tu gonfleston matelas pneumatique . Raco nte ce quise passe.
Quels sont lesdifférentsaspe ct sdu mate las'!
Com me nt fais-tu poursavoirs'il estassezgonflé'!
Que penses-ru de la pression de l'air qui est dans le ma telas quand tu le trou vesbien go nflé?
S'il se dégonfl e, co mme nt fa is-tu po ursavo iroù se trouvela fuite?
6 Rega rde bien la photog raphie de la balance Ro be rva l (voir p. 26).
Explique com me nt tu l'utiliseras pour mesurer la masse d'un ca hier.
7 Tu ve ux peser un sac avec une balance romaine (voir photo p.7).
Comment fais-tu ?
8 Peut-on go nfl e r un ballon avec une se ringue '?
Pe ut-o n gonfler un ballon avec une pompe il bicyclette '? (Voir sché ma p. JO).
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Atte
ntion!
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Orion el Déc ibe l font lcxpèrienc e suiva nte.
Pe ux-t u dire pourquoi Orion estéto nné du résultat quïl a trouvé? Qu'u pu fa ire Decib e l pendant qu'Orion avait le dostourné?
2 Néon, Orio n el Déc ibel prennent l'avion et se disen t avant de par
-tir : •Emportons lin baromètre et nous sa uro ns la hauteur à laquelle
vole l' avion, puisq u'un altimètre c'est un baro mètre'. Ma is une fois
dans l'avion. ils sont surpris de co nsta te r que l'aiguille ne bouge pas beau coup même lo rsq ue l'avion vole trèshaut.
Peux-tu dire pourquoi?
Çi)
Attention! Mystère!
3 Néon fait l' exp éri en ce su ivante.
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Néon pensait trouverle même résultat en re ve nan t.
Que s' est-il passé ? Rega rde bien le dessin. cela peut t'aider. 4 Comment fa ire entrer un œuf dans une bouteille?
Il faut: un œufdur épluc hé ct une bouteille do nt le goulot ait presq ue le diamètre de l'œuf.
On pose l'œuf sur le goulot de la bouteille. Il n'entre pas. On pe ut cependant le faire entrer sans appuyer dessus.Comment'! Et co mme nt le faire so rtir ?
SilU ne trouvespasla solution.demande auto u r de toi.
~
Attention! Danger!
On pe ut penser, en observant l'étiq ue tte de la bom be de déso dori-sa nt rep rése ntée ci-con t re, qu'il ne faut pas exposer le produit à plus de 50vC parce que. à celte tempé rat u re:
le produit n'a plusd' od e ur:
le produit devie nt solid e et ne peut sortir: le récipient explose:
le gazscnflarnmc: le récipient implose.
Cho isis la (ou les) répo nse(s) qui expl ique( nt) que le fabricant do nn e cette consigne de sécurité .
2 Pe ut-o n, sans inconvén ient. mettre un thermo mètre à alcool dans de l'eau en train de bouillir'!
Explique ta réponse .
3 Une maison est équipée d'un chauffage centra l. Si cette maison n'est pas habité e l'hiver. quelle précaution faut-il pre nd re pour que l'installation de chau ffage ne so it pasdétériorée ?
CONDITIONNEMENT SOUS PA ESSION
Ne pas
• vaporiserprès d'uneflam me • exposerà plus de 500
• percerle bido n
20
PROPRIËT ËS PHYSIQ UES DE LA MATIËRE
~
A
spects de la matièr
e
• Essayon s de nomme r tout cc qui sc trouve dans le mond e. La liste
s'allonge très vite, Tant de choses no us entourent! On peut imagin er
de les classer de bien des faç o ns : d'après leur forme,leurcouleur. leur odeur,leur taille, leurusage, etc.
• On distingue habituellement trois classes de corps: les solid es, les
liquides. les gaz,
LES SOLI DES
• Les solides so nt les plus fac iles
à
reconnaître. Un cai llo u. une table ,un verre, un baron de pâte à modeler sont des solides. On peut les sa isir fucilemcru entre lesdoiet s.Les solidesont uneforme.
• Po urta nt, si on appuie sur la pâte
à
modeler, la fo rme cha nge. Donccette forme Ile suffit pas toujours pour reconnaître un solide. En revanche, on pe ut to ujours tenir un solide entre les doigts.
LES LIQUIDES
• On ne peut passaisir un peu d'e au du bout desdoigts,
Regardo ns le ve rre nv1: l'cau qu'il co ntie nt a la fo rme de ce ve rr e: un
cylindre. Verson scette eau dansle verre n'' 2.Elle pre nd la forme de cc verre: un cône. Ce se ra it la même chose avec de l'huile,du la it,et tous
lesautres liquides.
• Les liquides coulent. Leur forme change. Ils prennent la forme du r
éci-pient qui les cont ient.
• Il existe une surface de séparatio n visible entre le liquide ct l'air.
Cett e surface est plane et horizontale si le récipient est assez large.
UN CAS BIZA R RE!
• On pe ut saisir entre sesdoigtsun gra in de sa ble. Il a une fo rm e, C'est
un solide.
• Mais regardons un tas de sa ble. On peut remplir avec ce sable un
se a u, une brouette. une bouteille. L'e nse mble despetit s grainsde sab le
pre nd la forme du ré ci pie nt.comme le ferait un liquide.
• On pourrait citer bien d'autres exe mples: la sciure de bois,la far ine, le blé, le suc re en poudre. pourlesquels chaq ue petitgrain se compo ne
co m me un solide. alo rsque l'ensemble peul couler co mme un liquide.
LES GAZ
• L'air. l'oxygène, le gaz de ville. le gaz carbonique. l'azote . le
kryp-1011 ..., se nt desgaz.On ne peut pas les saisirco mme on saisitles solides.
• Me me si on ne le voit pas ou si on ne le sent pas. un gaz remplit entièrement le récipient où on l'a mis.Cc récipient n'est don c pa svide.
Les gaz, comme les solides el les liquides, sont un des aspects de la matière,
• Po ur faire le vide dans un récipient il faut retirer toute la matière qu'il contie nt.
~
At
mosphère
-
Pr
ession
atmo
sphérique
ATMOSPHÈRE
• La Terre est entourée par une couche dair.Onrappel leatmosphère.
• Sans l'atmosphère , les animaux, les plantes. ne pourraient pas vivre; nous ser ions brûlés par les rayo ns du soleil pe nda nt le jour et lesnuits seraient glacia les car la Terre se refroidi rait beauco up plus.
• Po ur celte couche d' a ir, comme pour les gaz (voir Aspects de la marière), il n'existe pas de limite nette. Il est donc difficile de définir exactement l'épaisseurde l'atmosphère :on lui attribue so uvent comme
valeur 1(X)() km. Cela pe ut parai tre énor me. mais il faut penserque la terre a un rayon de 6400 km. Cela veut dire que si la Te rre avait la taille d'une orange, l'atmosphère aurait l'épaisseur de la peau de lorunge.
PRESS ION ATMOSPHÉRIQUE
• Que se passe-t-il quand un plongeur s'enfonce dans l'eau? L' e au appuie partout sur le corps du plongeur: dessus. dessous et sur les côtés. Sïl s'e nfonce plus profondément, l'eau appuie encore plus. Le plongeur ne peul supporter cette grande pression de lcau. Plus il s'e nfo nce da ns l'eau, plus le poids de l'eau au-dessus de lui est grand, et plusla pressionquis'exerce surtout son corpsest grande.
• L'a tmosphè re autour de la Terre est comme un •océan . d'air, et nous vivons au fond de cet . océan•. L'a irsit ué au-dess uset autou rde nous appuie dans toutes les directions sur notre corps, comme l'eau appuiesur le corpsdu plongeur ou du poisson.
en
cyclop
éd
ie
22
PROI'RII:.T ES l'II YSIQUES DE LA MATIÈRE
• On appelle pression atmosphérique cette act ion de pression
exe
rc
ée
pa r l'atmosphère.
• Nous ne sommes pasgênes par celle pression parce que nousavons
l'habitude de vivre à la surface de la Terre. comme le poissonest habi
-tue
à
vivre dans l'cau à une certa ine profondeur. Nous ne pouvon s res-pirer conven a ble me nt ct vivre que si cette pression ne change pastrop .
MESUR F DE U PRESSlo.V AT\lOSPHERIQVE. UNITEs
• Des appareils sont construits pour me surer la pression armos phé -riqu e.Ce so nt lesbaromètres.
• Sur la graduation du baromètre, on peut lire de ux ensembles de
nombres . Le premier donn e lavale ur de la pression atmosphérique en
millibars. Le deuxièm e indique savale ur en millimètresde mercure .On peut employer rune ou l'autre de cesunités.
• Par exemple. lorsque la pression atmos phérique a pour va le ur 1013 millibars. on dit par co nventio n qu'elle est . norma le •. On pe ul aussibiendirequ'e lleesr de7fJJ mm de mercure.
• Le millibar vaut un millième de bar. Le barest l'unitéqu'on emploie
pour do nner la mesure de la pressio n d'un gaz.
VARIATI ONS DE LA PRESSION ATM OSPHERIQUE
Variation OI"t'Cl'altitude
• Quand on s'élève. il y a moinsd'air au-dessus de no us,et ilest moins
•tassé•. L' air appuie moins sur nous.
La pression atmosphér iq ue dimin ue qua nd on s'élève dans l'auno
s-phèrc. Quand on arrive à 5000 m d'altitude, la pression està peu près divisee pa rdeu x. C'est pou r cela qu'i lfaut. pre ssuriser.l'inté rieur des avion s mod e rnes quivolent li hautealtitude.Cela veut dire qu'o n main
-tie nt il l'inté rieur une pression voisine de la pre ssion atmosphér ique normale. Ainsi les passage rs pe uvent respire rsansdifficulté.
• On peut utiliser un ba romè tre pou r savoir à quelle altitude on sc
tro uve.On rappe lle alors un alt imèt re.
Variationtm un même endroit
• La pression atmosphérique n'e st pas to ujours la mêm e il rendrait où l'on ha bite. Elle change de quelq ues millibar s, pa rfois asse z vite, dans une meme journée.
• La conna issance de la pression atmosph érique ctde ses va riatio ns.et aussi celle de la tempéra ture et de l'humidité de l'air. permettent de
pré voirlete mpsqu'il fe ra. donc de faire de la meteorologie.
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ncy c
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e
Un baromètre. (C'est la grande aiguille qui indique la valeur de la pression; la petite sert de repêre.)
Un altimètre.
-Baromètre enregistreur.Chaque semaine, on change le papier graphique enroulé sur le cylindre situé à gauche de j·appareil. Surlepapier.onlit
Ioules les valeurs prises par la pression atmosp hérique pendantla semaineèœulée.
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C
han
ge
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nts d
'état
• Il existe des solides, des liquides et des gaz (voir Aspects de la 11I0· tiérev.
• Preno ns par exemple l'e a u. Le plus souvent, nous la voyons à l'etat liq uide; mais s'il fait fro id. elle se transforme en glace. La glace est solide: c'est de l' ca u à l' et ai solide .Si on chauffe l'eau assez fort e ment.
elle de vie nt de la vapeu rd'eau. Ellepasse alors àl'etai gazeux.
• Les autres substances peuvent aussi changer d'état . Cela veut dire que, suiva nt les circonst a nces, on peut trouver ces substances il l' état solide, à l'clat liquide ou il l'état gazeux.
CONGÉLA TION OU SOLIDIFICATION
• Si l'on met de rea u liq uide dans le com pa rt iment
à
glace d' un réfri-gérate ur elle passe à l'ét al solide: elle devie nt de la glace. L'ea u s'est
congelee. On dit aussi qu'elle s'est solidifiée. Pour obtenir la glace, il a fallu refroi di r l'eau . La glace existeda ns lesrégio ns froides delaTerre . • Le s aut res liq uides peuvent de ven ir solides: l'huile, par exemple, sc solid ifi esi onlala isse dan sune pièce froide en hiver.
Lesliquidesdeviennentsolidession lesrefroidit convenablement.
FUSION
• Un mor ceau de glace, c'est-à-dire d'c au
à
l' état solide, de vie nt plus ou moinsra pidement de l'c au liq uide si on le chauffe ou sion lelaisse da ns une pièce où l'on habite ,On dit que la glace fond.• Preno ns d'a ut res exemples : le be ur re, la paraffine,le soufre, le plomb, certai nes matièr e s plast ique s. On connaît ces mat i ères
a
l'état solide.Ellespeuvent aussi exister Il l'ét a t liqu ide.
ÉYAPO RA TI ON
• Du linge mouillé,laisséil l'a ir, sèche. Un récipien touver t quico ntient de l'eau , n'en contien t plus si on attend assez longtemps, On ditque l'eau s'est évaporée.
• L'eau s'est peu il peu tra nsfo rmee en un gaz qu'o n ne voit pas : la vapeur d'eau, L'e a u est passee de l'état liquid e il l'éta t gazeu x. Cc gaz, incolore ct sans odeu r, s'est mélangé
a
l' a ir el répandu dans la pièce.e
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yclopé
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Torrent glaciaireetson glacie rd'uriqine.
2
4
PROPR lf:TI:S PIIYSIQUt.S DE LA MAT I ÈRE
• L'cau qui se tro uve sur la Te rre (mers, rivières. etc.) s'é vapo re cl
l'aunosphcrc conueru de la vapeur d'eau.
• D'a ut res liqui des pe uve nt s'évaporer fa c ileme nt : l'alcool. unparfum,
le vinaigre, l'e sse nce , par exemple, On s'en aperçoit puree qu'on se nt le ur odeur. La vapeur venant de ce s liquides se répand duns la pièce et entre da ns nos narines.
I~H ULLI TJOJ\'
• On chauffede l'cau dans une casserole. Quese passe-t- il?
Bientôt on vo it des petites bulles ca lices sur kgparois ct le fond de la casserole, Elles grossissent. puis montent dans l'eau et viennent cre ve r Ù la surface, On constate aussi que la quantité d'eau diminue da ns la casser ole , Le s bulles so nt formées de vapeur d'cau qui s'échappe.
• L'c au de vie nt peu à peu un gaz: la vapeur d'cau ,
L'ébullition permet de transformer rapideme nt un liquid e en gaz.
CONDENSA
rt
os
• Quand on sort une bouteille du réfrigérateur . on voit cette bouteille se couvr ir de buee même si elle est bou c hée. En hiver. on vo itausside la buée sur les vit res . Cette buée est formee de toutes petites gouttes d'eau collees sur la bouteille ou sur les vit res. On pe ut s'en apercevoir
en y passant le do igt. C'est la vape u r d'e au mélangée à l'air quidon ne cette buée en se re froidis san t sur la bo ut eille ou le s vitresfroides,
• On dit que la vapeur d'eau S' t'Si condensée,
• La va pe u r d'eau contenue da ns l'aunosphère se condense aussi pour donnercerta insnuages,Ils son t formés de petitesgouttesd'eau.
• Au-dessus d'une casse ro le ou de l'ea u chauffe,sc forme co mme un petit nuage, Cc n'est pas de la vapeu r puisq u'o n vo it cc nuage,
• D'autres gaz se condense nt en liquid e,On fabrique de l'air liquide,
de l'azote ct de l'oxygène liquide . Le butane est liquide dans les bou-teilles que l'o n trouve dan s le commerce,
• Une subst a nce se condense quand clic passe de l'état gazeux il l'étal
liquide,
TEfII1'1:RAl'URI: 01: CHA.V(iEMENT V't'TA T
• En faisan t des expériences comme celles que l'on fait avecl'c a u et la glace, l'cau et la vapeur d' ea u (vo ir
T
etnperaturev
,
on peut trouver latempér ature de fusion ct la tempérarur e d' ébulliti on de nombreuses substances,
• Si l'une de ces substa nces est se ule, c' est-à-dire si elle n'est pas
mélangée ave c une autre, on peut prévoir si on la trouvera il l'état
so lid e . à l'état liquide ou il l'état gazeu x. Ilsuffit pour ce la de savo irà quelle température elle se trouve .
Pur exempl e le plomb fond il 327
-
c
el bout il 1620oc.S'il se trouve il une température de 20 "C le plomb est so lide.
S'i l se trouve il une température de 500 »C le plomb est liquid e.
S'il se tro uve il une température de 2000 oC le plomb est gazeux. • Voi ci quelquesexemplesde températuresde cha nge ments d'état
Nature du corps Températu re Temp éra ture d"ébullition
de fusion(degréC) (pression normale)(degréC)
Oxygène - 218 - 183 Azote - 210 -195 Ammoniac - 78 - 33 Eao 0 100 Alcoo l - 130 79 Mercure
-
39 357 Cuiv re 1083 2310 Tungstène 3370 5900 Fee 1 536 2730 Plo mb 327 1620 Soufre 115 444 Gaz ca rbo niq ue - 79--Lo rsq u'i l ya le signe - devant une lcmp.:r a lur\" cela veut dire que C' '' SI une température au-desso us de zéro.
QUE PEUT-ON ENCORE OBSERVER!
Le volume varie
• Une boute ille de verre bouch ée pleine d'eau , la issée dehor s un jour d'hiver, éc late. Que s'est-il passé'? L'e au s'estcongelee, elle estdevenue
de laglac e. Po ur se loger , cette glace a besoin d'un volume plus gra nd que celui de la même quantité d'eau. Alor sla bouteill e ,qui est devenue
trop petite. éc late. L'cau est une des rares substan ce s qui augment ent
de volume en sc congelant.
• Voici un autre exemple :lo rsqu e de la paraffine liquide se solidifie on
cons ta te que la surfacesecre use légèrement. Cela se produ it par ceque
so n volume diminue légèrem ent.
• Lorsque les liquides deviennent solides, il y a une variation de volume, quelquefois aSSt'Z importan te pour êt re visible.
La masse ne varie pas
• Voici un exe mple: on met sur le plateau d'une balance unrécipient contenant de la glace, et on pèse . Lorsq ue la glace est tran sformée en eau, le résultat de la pesé e n'a pas changé. La masse n'a pas var ié, elle
ne dépend que de la quantité d'eau. Elle ne dépend pas de l'état solide ou de rérat liquide de l'eau.
encycl
opédie
\
..~
. /
Paraffinesolide. Paraffine liquide.
PROPRIËTËS PHYSIQ UES DE LA MATIËRE
e
ncyclopédie
• Pour construi re une maison. pour remplir un réservoir, pour fabri
-quer un obje t. ou simple me nt pour faire un gâtea u. on choisit les p ro-duits qu'o n va utilise r. On peut avoir besoin de solides,de liquides, ou mêm e de gaz (voirAspects de la matière).
• Ilexiste différe ntes façon s:
- Si c'est un liquide. il est facile de mesure rson volume. Sic'est un
solide, ce n' est pas toujours commode (voir Volume).
- Pour les solides. et aussi pour les liquides, une façonsimple consiste BalanceRobelVaL à se servir d'une balance.On fait une pesée.
Po ur cela. on prend par exemple une: balan ce auto matique ou on lit directeme nt le résultat de la pesée .
COM MENT P/;UT-ON MES UR ER LA QUANTITE
t
u.
CHAQUE SUBSTANCE!U \1ASSE NE Df.P E,vO
QVE DE LA QUANTlTf. DE "'ATItRE
• L"indication de la balance est la mesure de la masse de la matièrequi
est sur le pla teau.Cett e masse représente laquantitéde mat ièrequi est
sur le plateau. Balanceautnrnatique.
• Dans ces trois exemples J' indicatio n de la balance ne change pas et pourta nt l'aspect de la ma tière a été modifié. Cela est toujours vrai quandla quantité de mat ière ne cha nge pas.
• Voici quelques exemples de pesées réalisées avec une balan ce auto
-matiquc :
- Le bouc he r place un morceau de viande surleplateaude labala nce . Il lit l'indication de la bala nce. Puis il coupe la via nde en morceaux
Cl les pose. sans en pe rdre. sur le platea u de la balance . Le résultat Balancenommée.rrèbuchets.
donné par la balance ne change pas.
- On met un récipient contenant de la glace sur le plateau de la
balan ce. On lit le résultat. Puis la glace fond. Le résultat donné par la balan ce ne change pas.
- On met un récipientavec de l'eau et du suc resur leplateau.Onlitle
résultat. Puis on mélange le suc re à l'ea u. Le résulta t donn é pa r la balance ne change pas .
• Ensuite. il faut savoir quelle qua ntité de chacundes produits onva utiliser.
encyclo
pédie
UNITt DE MASSE
• L'u nite de masse est le kilogra mme (on écri t en ab régé kg). On e m-ploie aussi les multiples et les sous-m ult iples du kilog ra mme:
le gra mme (g)= - _,_ de kg (un millième de kilogra mme) 1()()()
la tonne (t)= 1000 kg
le décigramme (dg)
=
..1
de g (un dixième de gra mm e ) 10le centigramme (cg) = _ ,_de g (un centième de gramme)
100
le milligram me (mg)= _ ,_ de g (un milliè me de gramme)
1()()()
• On a fabriquédes masses ma rquées dont les valeurs sont connues.
Masses en fonte.
Masses en laiton.
• On a choisi le ur s valeurs po ur pouvo ir réaliser toutes les combina
i-sons possibles de 1g jusqu'a 1 kg avec uneserie de ces masse s. ~ ~
Les masses plus pet ites que 1g sont en aluminium. Sdg 2dg Il existe aussi des masses en fonte.
QUELQUES VAI.EURS DE MASSES
Masse d'un litre d'eau
un livre
un timbre poste
la Tour Eiffel
une voitu re
une aile de mo uch e un bébé à la naissa nce la Terre 1 kg 200gà500g 20 mg 8000 tonn es (8 <XX)(XIOkg) 500 kg à 2000 kg SOmicrogram me (O.OSO mg) environ 3 kg 5,9 X 1020 kg (5~ kg) 23 zéros au total
Massesen aluminium.
• Bien sûr. certaines de ces masses n'o nt pas é t é mesu rées avec une bal an ce!
ATTENTION! MASSE ET POlOS
• On peut être su rp ris de lire : masse de 1 kg.
En effet, on a l'habit ude de dire: •Je mets sur le pla teau de la balance un poids de 1 kg•. On entend également dire : •Je pèse
50 kg. etjumais.: •r ai une masse de 50 kg'. Ce st par ce que le lan -gage courant n'est pas auss iprécis que celui des physicie ns.
• Si la ménagère rappo rt e deu x sacs de pommesde terre au lie u d'un seul. elle est deux fois plus cha rgé e. Le poids est deu x fois plus gran d . Mais elle a deux fois plus de pom mes de terre. La ma sse est aussi deux fo is plus gra nde.
2
8
l'ROPRIËT ËS PHYSIQUES DE LA MAT IÈRE
PrenonsUI/ aulr e exemple
• Le cosmona ute qui s'installe da ns sa fusée , sur la Te rre, en portant
son appare il photo graphique trouve qu'il a un po ids. Lorsq u'i l arr ivesur la Lune, il doit faire un effort be au c o up moin s gran d pour porter so n ap pa reil. Il le tro uve moins lou rd. En effet le poid s de son appareil a change. La Lune l'attire moins forteme nt que la Terre. Pou rtant l'appa re il est le mêm e su r la Lun e ct sur la Terre. L'attract io n de la
Lune est six fois plus faible que l'att racti o n de la Terre.
• La masse ne depend que de la qua ntitéde mat ière, Elle ne change pas, • Le poi ds dépend de la quantité de matièr e et de l'attracti on que subit cette mat ièr e. Si "att racti on cha nge. le poids cha nge.
~
Mé
langes
• Pou r fa ire un mélange. on met ensemble plusieurs sortes d'objets. On peu t obtenir diffé re nts résu ltats.
- Les objets mela nges sont enco re visihles et un peut les sépare r asse z
facilement,
• On met. par exemple, des billes dans du sa ble et on mélange.On peut
encoredistinguer les billes ct le sablect les sépa re r.
• On trouve ainsi dans la natu re des mélanges où l'on reconnaît diffé-rentes matières. On peut les séparer. C'est. par exemple, le cas de cer
-tainescaux boueuse s,dusa b le avec des coquillages, etc.
- Les obje ts mélanges ne se distin guent plus ct on ne peut pas lessepa re r
facilement .
• Cela sc produit par exe m ple si on mélange de l'ca u et du siro p,On trouve beaucoup de mélanges dt': ceneso rt e : le ca fé au la it, le vin, l'air,
SOLUTI ONS
• Une solut ion est un liquide dans lequ el on ne distingue plus ce qui a
étémelange.
• On prend par exemp le de l'ea u et on y ajoute du sel. Le sel se dissout co mplètement dans l'eau, sauf si on en met trop . L'ca usalé e est une
solution de sel dans l' ea u ,
• L'c ausalé e re ssemble à l'e au ordina ire.Onne pe uty voirle sel , même au microscope .Cependant. on sait que l'cau est salé e en lago ûta nt pa r exemple . Si on chauffe l'eau salée. l' ca u s'évapo re et tout le sel solide reste dans le récipie nt. Par cette évapora tio n, on sepa re le sel de l'eau ,
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yc
lop
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Peser les souris n'estpas l'usagehabit uel decelle sorte debalance. C'est unpèse -lettre.
VOLUME D'UN E SOLUTION
• Pre no ns par exemple un litre d'eau (1()(X) cm') et 100 cm' de sel:
mélangeons. Le vo lume de l'c a u sa lée est plus pet it que 1100 cm-mais
plusgrand que 1()(X) crn'.
• Quand on fait une solut ion. son volume est souvent différ ent de la
somme des volumes des matières mélan gées.
MASSE V' UNE SOLUTION
• La masse de l'eau sale e est to ujo u rs égale il la somme desmasse sde
l'cau ct dusel (vo irMasse).Cela est vrai pourtou sles mélanges.
• La masse du mélange est égale à la somme des masses des matières
mélan gées.
Un exemple de separation dl'corpsmelanges: la distillation.
• Lorsq u' on a un mé lange. on pe u t vouloir séparer les maue rc s qu'il
contient. Parexe mple, avec un mélanged'eau et d'alcool,on pe ut v
ou-loir ré c upé re r l' alco o l. Pour cela on fait une distillatio n,
• Une distillation est une ébullitionsuivie d'une condensation.
~
P
ression d
'un gaz
QUELQ UES EXE MPLES
• Les soudeurs pour leur travail. les plongeurs so us- ma rins,emploient
des bouteilles de gaz.
Rega rd o ns une de ces bouteilles. Supposons qu'elle contient de l'air.
On peut estimerso n volume: 50 litres pa r exemp le.Po u r la remplir,on a
mis ded a ns bien plus de 50 litresd'air prisdans l'atmosphère. Le gaz a
été • tassé. dans la bou teille, Elle contient de l'airsous pression.
• Lespneus de vo it ure ou de bicycl ette contiennent aussi de l'airdans
leur chambre il air, Si on veut rouler convenablement. ils do ive nt en
contenir suffisa mmen tpo ur que l'a ir soit , tassé•. Ilfaut vérifierla pre
s-sion de l'a ir qu'ils contiennent.
• Les consignesde sec u rite des appareils de cha uffag eou de cuisin ière
à gaz nous recommandent d'éteindre la veilleuse de l'appareil si la
pression du gaz dim inue.
• Il est impo rta nt de co n naître ce qu'on appell e la pression d'un gaz,
e
ncyclopéd ie
POUR ROU LA G EPROL O N G E A GRANDEVITESSE Types Coupé AR 1 àvam elroued~ secours Michelin2 X 1.9 1A DunlopSP94 1.9 1.3 UniroyalRall ye 180 1.8 1.3
Tableau indiquant com ment qunfler les
pneus d'une voitureHa pressee est in
di-quéeenball.
3
0
PROPRIETÉS PHYSIQUES DE LA MAT IERE
COM M EN T SE MANIFESTE LA PRESSION D' UN GAZ
• Ungaz..sous pression.., on dit aussiun gaz comprimé,est à unepression
plus grande que l'air exté rieur (voir Pression mnJosphÙique).
Il peut faire saute r un bouchon;il peut s'éc happerviole mment du réc i-pient qui le contie nt, parfois même en faisant exploser le réc ipie nt. C'estce qui se passe quand un ballon ou un pneu éclate.Legaz appuie
plusfort sur lesparoisdu récipientque l'a irextérieur.
• Au contraire, si un récipient cont ient un gaz sous une pression plus
faible que celle de l'air extérieur(air normal), le récipient pourras'ap la-tir ou •Imploscr». ou le bouchon pou rra être •aspiré . à l'intérieur et
l'air extérieur entrera. Cette fois, c' est l'air extérieur qui appuie plus
fort sur lesparoiset po usse le bouchon dansle récipient.
COMMENT MESURER LA PRESSION D' UN GAZ
• L'appareil qui permet de mesurer la pression d'un gaz se nomme un
ma nomètre,
• Sur la graduation on lit b ou mb.Cela ve ut dire bar ou millibar . Le
bar est l'unité qui sert à mesurer la pression,Le barva ut mille millibars.
Quelques valeurs de pression degaz
- dans un pne u de voilure: 1à2 bars en plus de la pression atmos
phé-rique,
dans une boute ille d' oxygè ne comprimé: 50à 300 ba rs.
dans un tube ûuorescen t : enviro n- '- (un ce ntiè me)de bar.
'00
dans le tubed'un postede télévision:
,
1 (un millionième) de bar.()()() ()()()
COMMENTCHANGER LA PRESSION D'UN GAZ
SANS CHANGER LA QUANT/ TÊ DE GAZ
• Pre nons par exe mple une pompe à bicyclette et bouchons-la. L'air
qui est à l'intér ieur ne peut s'échapper: l'air extérieur ne pe ut entrer.
La quantité d'air qu'elie contient ne change pas. Sion pousse lepisto n de la pompe on peut diminuer le volumede l'airqu'ellecontient. Mais
cela est de plusen plus difficile parce que l'airqui est
à
l'i nté r ie ur est plus pressé (on dit encore comprimé) . Sa pression devie nt plusgrande que celle de l'air exté rie ur(voir Pression atmosp heriques.• La pressiond'un gaz augmente lorsque son volume diminue,
• On peu t aussi faire varier la tem pérature d'un gaz pour cha nge r la pression d'une qua ntité do nnée de gazcontenue da ns un récipie nt.
enc
yclopédie
Schema de princi pe de toncunn nement de la pom pe à bicyclette.
enc
ycl opédi e
~
T
empérature
• Plonge ons notre main dansde l'eau. No us se ntons si l'eau est fro ide, tiède. chaude . ou mêm ebrûlan te
Nous pouvon s dire que l'cau chaude est à une tempé rature plus élevée que l'ea u tièd e ou froide. Mais llOUS so mmes inca pables de donner un renseigne me nt pluspréc is sur la température de l'e au.
• Plo nger sa main dans un liquide ou tou c her un objet n' est pas tou -jours possible cl n'est pas suffisant dan sla plupart des cas.
• Pour connaîtrela température onemploie un thermom ètre.
• Dans le thermomètr e nv 1. le réservoir el une partie de la tige con tie nne nt du merc ure. Da ns le thermomètre na 2, le liquide est de l'alcool colo re.
COM MENT FON CTIONN E UN THERM OMÈTR E À MERCU RE
,
'
,.
thermomètre àmercure 1 thermomètre à alcool• Le mercure co nte nu dans le réser voir du thermomètre, plongé dans l'eau cha ude, s'éc ha uffe.
Le mercu re remplit progr essivem ent le tube du thermom ètre, puis il
s'a rrê te quand il se trou ve à lamêm e tempé rat ure que l'eau. Cet éc
hauf-feme nt a fait augmen ter le volume du mercure conten u dansletherm
o-mètr e.Lemercu re s'est dilaté, 1
I
f--GRA DUA TION DU THERMOM t TRE
• Pour con naître la rc rnpèrut ure d'un co rps, on met le rése rvoir du
the rmo mè tre en contact avec lui, On repère l'endroit où le liquide s'arrête. On pe ut fa ire une marque ,
,
1
• Pour pouvoir communiquer et co mpare r les résultats , on gradue le the rmo mè tre, On a cho isi la règle suivant e:
- On plonge le thermomètre dans un réc ipient conte na nt de l'eauet de la glace (voir Changements d'itat), On repère l'endroit où le liquide
s' arrê te. On marq ue
a
(zer o),- On plo nge le ther mo mèt re dans la vape ur. juste au-dessus de l'eau en ébullition , On s'assure que la pression atmos phériq ue est norma le. On repè re l' endroitoù le liquide s' arrête. On marq ue 100,
- On divise l'espac e entre0 ct 100 en 100 parties égal es.Chaque div
i-sionco rres po ndàce que l'on appelle undegréCelsius(1 °C),
• On a construit une échelle detempéra ture: l'échelle Celsius.
On aura it pu choisir d'autr es conve nt io ns. On aura it obten u une
autre échel le de température.
32
PROP RI~TEs PHYSIQUES DE LA MAT1Ë. RE
CHALEU R ET TE:M PtRATU RE
• En général. lor squ'on chauffe un liquide . un so lide ou un gaz, sa
température augmente. Lor sq u'un liquide .unso lid eou ungaz sc r
cfroi-dit. sa températu re diminue. Mais. parfois.on peutcha uffer ou refroid ir
une substa nce sa ns que sa temperature cha nge.
Pre no ns com me exemple le cas de l'eau .
Fusion dl!la glace
On place un thermom ètre dan s de la glace co nte nue dan s un r
eer-pient que l'on vient de sort ir d'u n congélateu r . On cha uffe et on obse rve.
Au début de l'e xpéri en ce , le thermomètre indiq ue par exemple 8oC ac-d essous de O. Puis. rapidem ent. la température augm ente jusq u'à
o
OC. Pendant ce temps on ne voit pas du tout d' eau , La glace n'a pas enco re comme nce à fondre .• ta chaleurfournieascn iilélever latempératurede la glace.
• On con state ensuite que le therm omètre reste à 0 oc. Mais. dans le
ré cipie nt. on voit en même tempsde l'eau et de la gla ce . La quant ité
de glace diminu e peu à peu et la quantitéd' eau augme nt e. La tempé
ra-turc ne change pas .Elleest toujoursde0 oc.
• La chaleur fourniesert seulement àfairefondre laglace.
• Puis, lo rsqu'il n'y a plus du tout de glace. mais se uleme nt de l'cau àl'état liquide. la températu re augmente à nouveau .
• Lachaleur fournie sert maintenant ilélerer la tempéra turede l'eau.
Ébuttiüo n de l'eau
On met de l'eau dans un ballon de verre: on règle le réchaud el on chauffe réguliè rem e nt. Un thermomètre permet de co nnaît re la rem
-pèrature de l'cau. On observe.
• Au début, le thermom ètre indique que la température augme nte.
• La chaleur fournie régulièr ement par la flamme sert àélever la tempé
-rature de l'eau.
• Quand le the rmomètre indique 100 "C (la pression at mos p hé riq ue étant normale ). on co nstate que l'eau bout et que le thermom èt re
indique toujours 100 OC. bien que le réch aud continue li fon cti onn er
régulièrement.don cà fou rn ir de la chale u r.
• La chaleur fourni e sert alors à fair e bouillir l'eau et :i la tra nsformer en vapeur d'eau sans changement de la température.
e
ncyclo p
éd
ie
Que peut-ondireaprèsavoir fait ces deux experiences ?• La cha le ur fournie à une substance pe ut avoir de ux effets d iffé-rents. Elle se rt:
soit à
él
e
ver
la températu re de la substa nce ;- soit à la fa ire change r d'état sans changement de te mpé rat ure.
• On nedoit pas confondre chaleur et température.
~
Vo
lum
e
• Les so lides, les liquideset les gaz occupent une place dans l'espac e. On dit qu'ils ont un volume.
CO\ n IENT MESURE R UN VOLUM E
Cas d'un liquide
• Imagino ns que l'on ac hète un litre de lait. On leve rse dan sune cas se-role pour l'utiliser. On a toujours un litre de lait. Po ur le vér ifier, on peut le verse r dan s un récipien t gradué . On trou ve toujours un litre.
• De la même façon, on trouve toujours le meme volume si on ve rse.
sa ns en perdre ct sans faired'éclaboussures,n'importequel liquide d'un récipient grad ué da ns un aut re... à co nd itio n de bien lire la graduation.
• Po urfaire une bonne lecture de la graduation: - Ilfaut meure l'œil au niveau du liquide. Si le récipient est large (1), cela suffit.
Si le récipient est ét ro it (2), on remar q ue presque toujours que le liquide remonte légèrement le long de la paroi.
- Il faut alors lire lagrad ua tion en face du niveau le plus bas. _lJ' ~ L...z_~::::~_
Cas d'un solide
• Si on a un cube plein (undé, un cube de gla ce) ou un cylindre ple in (boite de co nse rve fermée), pa r exemple, il est facile d'évaluer le volume. II suffit de mesurer les dimensions. On calcule ensuite le
volume.
• On peut, de la mêm e façon, mesurer le volume d'une valise, de l'intérie ur d'un e armoire ou d' un récipient. Tro uver le volume d'u n
solide de n' import e que lle forme est plus diffi cile.
PROPRII:TËS PHYSIQUES DE LA MATIËRE
e
nc
yc
lo p
é
d ie
Voici. par exemple. comment on peut faire avec un mo rceau deplomb. Da ns chaque cas. on lit le nivea u de l'e au. L'ind ica tion portee sur l'eprouvettedonne le volume.
Sur la figure nO2. c'est le solide quia prisde la place ct fait monter le nive au de l'cau . Le vo lume du morceau de plom bs'écrit:
V= 150 ml- 125 ml= 25 ml.
Sur la ligure nv 3. le solid e a ét é déformé . Pourtant le niveau de l'eau est le même.
• Le votume d'un solide non soluble ne depend pas de sa forme. Ilreste le
mêm e ap rès déformation .
• Ma is attention! On ne peut pas toujo ur s faire ainsi.
On ne ré ussira pas si on che rc he à mesurer le volume de sel ou de suc re, parce qu' ils sont solub les dan s l'eau{voir Mélanges ).
Cas d'un ga:
• Pour connaît re le volume de l'air. il suffit de con na ître le volume d'un récip ient qui le contie nt. L'air, comme tous les gaz. occupe tou -jou rsentiè re me nt le réc ipient qui le co ntie n t.
• On ne peul pas se fier à la lectu re du volume pour connaît re laquantité d'ungaz (vo irPressiond'lin ga=),
LES UNITtS DE VOLUME
115
o
ISO 0150 •
34
• Pour tes liquides, on utilise so uve nt le litre (/). On pe ut aussi utiliser :
les multiples du litre :
- l'hect olit re qui vaut 100lit res,
- le décalitre qu i vaut 10litre s. les sous-mult iples du litre :
. le décilit re qui va ut
1-
de lit re (u n dixième de litr e) 10le centilitre _,_ de litre (un centième de lit re ) 100
le millilit re __,_ de litre (un millième de litre) .
1000
• Pour les solides on emp loie de préfér en ce comme unité Il- mètre
cube (mJ) qui est la mesure du volume d'un cube dont chaq ue côte me sur e un mètre .
On utilise aussi : les sous-mull iplcs du m):
le décimètre cube (d m')
le cen timètre cube (cm')
le millimètre cube (rnm')
• Le décimètre cube ct le litre sont les mesure s du même volu me.
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"COMBUSTIONS
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CO M BU$T lüNS
docum
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1/ Le bec Bunsen
Le bec Bunsen
L'allumage
Pour allumer le gal sorta nt du
bec Bunse nil faut:
- fermer l'arrivée d' air en tour
-nant la virole.
- ouvrir le robinet d'arri vée de gaz.
- allume r legazsorta nt duconduit. - ensuite procéder au réglage.
Eneffet, sion ne prend pasla pr é-ca ution de fermer l'arri vée d'air
avant d'allumer le gaz, le gal peut
brûler just e à la sort ie de l'i
njec-teur, le conduit devient alorstrès chaud: il fa ut imméd iat ement
arrêter le gaz ca r le bec risque.
rait d'être détéri oré.
Lesréglages
Les alimentations en gaz el en air sont réglables :
- en tournant lent em ent le robi
-net d' arrivée du gaz (1)on modifie
l'alime ntation engaz;
- en tournant la viro le (2) on
ferme plus ou moins les trou s
d'arri vée d'air (3), on modifie
ainsil'alimentation en air;
- le mélange gaz-air se fait da ns
leconduit(4)de che minée.
Les divers réglages:
- on ferme les trous d' arrivée
d'air, on ouvre au maximum le
robinet d'arrivée du gaz. Après
allumage, on obtient une flamme jaune, haute d'un e dizainede cen
-timètres. Cett e flamm e nechauffe
pas beaucoup, elle noircit les
obje ts mis en contact avec elle.
Ce tte flamme n'est pas utilisée
pour le cha uffage;
- on ferm e les tro us d' arri vée
d'air, on diminue l'alime ntat ion
en gaz, on obtie nt une flamme
jaune, haute de quelques cen
ti-mètres: on dit que le bec Bunsen
est enveille use;
- on ouvre au maximum lestrou s
d'arrivée d' air et l'arri vée de gaz.
On obtie nt uneflamme aya ntà la
base un cône bleu . Cett e fla mme
chauffe beaucoup (sur tou t à la pointe du cône bleu), elle ne noir -cit pas lesobjets que l'o nchau ffe.
C'est cette flamme qui est utilisée
pour le cha uffage. go> brûlés réservoir
Ci)
bouchon 2/ La lampeàalcool. 36docum
e
nt
s
1/ Ballansde stockage du butaneetdu propane.
3/ Une quittance E.D.F.-G.D.F.
2/ Bouteillesde butane.
.01 04 ItREGlE","V","f U:
OZ 11 16
o"nFAC TUR!O
Z1 10 76l..-""--'C:"":-=--'
lJ98 U~6 03~ 145
PARIS
PARI S SUD
74 AVENUE D ITALIE 75013 PARI S TEL 581 11 11 Abliln 147 R DE RENN~S P S834
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"Contort"ou"Grand ccnrorr'
Sola puissance donlvousdisposez esl insul·
l'sante (votre disjoncteur ceerencne Iré -quemmenl) vous pouvezdema nderil nos
serv,ces de I"augmenle r.
GAZ:ce chiffreindiquelenombredeIher ' mies par mètre cube enregislrè au compl eur;
e.em ple 'pour un ccetncieetde 9,25,si votee compleura enreg,streune consom -mat,onde60 m' .~ousa~e zcense.
60 • 9,25• 555 thermies
ELECTRICITE:ce cll,tI,eoAdlquele nombre de ~ilowa tts'heu res par unoté enreg,stré e au compteu r
MON TANTTOTALHO RSTAXES
Somme de l'abo nnementeldu montanl des consommationsdans lesd;Nérentes t,anct>es.
Su, certaines (le~oslac tures.vous pouvez
Irou~erlamention -CONSOMM ATION ES -TIMEE- suivie d'un montant. Celui'ci est
e~alué. en aHend anl le procha'n relevé,
(l'apr ésvos ccoscmrnenonshabiluelleset correspond. des knoweus -neuresou des
the,mles quevo us avez nnrmalemenldéjà uftlosés,etncnil une avance Survos cnnsom-mations tuture s Entout élalde cause, ce montant Sera dédu,t de vOIre procllaine
laclur e surrelev é
2
3/4
38
COM BUSTIONS
1/ Depart de la fusee Saturne V au 1
Cap Kennedy,
2/ Concordesurvole AlheJles.
3/ Des ouvrie rsscemune poutre Il raide d'unchalumeau,
4/ Oêcou page d'une poutre metallique sous l'eau,
d
ocuments
n•
0-s
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um
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Le
c
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r
a
t
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Il joue le rôle d'u n vaporisateu r.
L'essence liquide sort d'un petit
orifice ap pe lé gicleur (1). L'as
pi-ration d'air ent rarne la vapo risa-tion de l'esse nce c'est-à- dire le changement d' éta t de l'essence qui passe de l'état liquide à l'état
gazeux.
Le mél a ng e gaze ux air-ess e nceest entraîné ver s le cylindre; un volet (2) peut en to urnant diminuerplus
ou moins le passage, réglant ainsi
['alimentation en mélan ge ar
r-essence. Ce mé lan ge arrive da ns
le cylin d re, il est allumé alors par l'étinc elle donnée par un allu meu r
élec triqueappe lé« boug ie.,
"
,
'
"
, 'essence,
.
.
'
4/5 g" brûlés""
chaude eau froide 1/3,
' . xtérieu1
1/ Un carburateur.2/ Schéma de principede fonctionnement
ducarburateur.
3/ Schéma de principede toncncnneme nt duchauffe -eaufigaz.
4-5/ Coupe etphotod'une cheminée.
4
0
4COM BUST IONS
L
e tabac
• Le tabac a été décou vert il ya
plus de quatre siècles che z les
Ind iens d'Amé riq ue du Sud. On
admetgénéralementquec'estJean Nicot quilefit connaît reen France au l6~siècle.
Le tabac est maintenant cultivé;
il en existe plusieu rs espèces.
C'est une planteà grandes feuilles.
La récolte se fait quandles feuilles
commencent
à
jaunir. Lesfeuillessont ensuite séchées de diverses
façons.
• Les produits formés lors de la
combustion d'une cigarett e sont très variés. On rencont re dans la
« fumée. de cigarettes:
- des gaz: le dioxyde de carbone
ou gaz carbonique, le monoxyde
de carbone (très toxique), la va-peur d'eau, l'acide cyanhydrique
(très toxique), l'hydrogène,etc. - un brouillard constitué de très petites gouttes de liquide entraî
-nées par les gaz. Ce brou illard
contie nt : de l'eau liquide, des goudrons (cancérigènes), la nico-tine (la •drogue des fumeu rs.).
La •fumée. de tabac est donc un
mélange très complexe quicontient
des produi ts dangereux pour la santé.
• Pour atténue r la noc ivité de la
«
fumée
s, certai nes cigarettes son!munies d'un bout filtra nt. Ces
bouts filtrants arrêtent une part ie de la «fumée. (surtout les g ou-drons). Le filtre idéal qui retie n-drait tous les produitstoxiq ues et
laisserait passer les autres n'existe
pas.
• Le • mégot . des cigarettes,
c'est-à-dire le bou t non brûlé de
la cigarette est un vérita ble filtre qui retient une partie desprodui ts formés (goudrons et nicotine). 11
est don c recommandé de ne pas fumer une cigarette jusqu'au bou t pour bénéficier de la filtration par le. mégot . restant.
2
1
Séchage du tabacàl'air libre.3
1
Feuilles de tabac.41
Machine à fumel au Centre derecherches duSEITA.
d
ocu ments
SAUVEGARDEZ NOSPI"EDES 2 31/ Canadair déversant le contenu de ses citernessur unfoyer d'incendie.
2/ Incendie dansun entrepôt.
3/ Fumees d'usinesau-dessus d'une ville au Canada.
4/ Mineur avecsalampede sécurité.
d
oc
ume nts
14 3
