« La Terre est bleue comme une orange »

Chapitre 1 : Les états de la matière : propriétés, changements d’états et test d’identification

La terre est appelée la planète bleue depuis qu’on l’a photographiée depuis l’espace. En effet environ 70 % de sa surface est recouverte de mers et d’océans. Cependant, toute l’eau n’est pas visible depuis l’espace.

Où se trouve-t-elle et sous quelle forme ?

« La Terre est bleue comme une orange »

(Paul Eluard, 1929, L’amour, a poésie) : Pourquoi « Bleue » ? A cause des océans

Pourquoi orange ? A cause de sa forme et des continents…

1/ Les états de la matière

A/ Activité 1: L’eau est partout présente sur Terre et sous différents états !

 L'eau est partout présente sur la Terre.

 L'eau est la seule substance que l'on trouve dans la nature sous les trois états physiques : liquide, solide et gaz.

Type

d’eau Réservoir Etat physique de

l’eau % de l’eau de la Terre Eau salée

Océans et mers liquide

97,2 % Banquise

Solide

Eau douce

Vapeur d’eau invisible dans l’atmosphère.

gaz 0,001 %

Glaciers et calottes glacières.

solide 2,1 %

Eau souterraine (nappes phréatiques).

liquide 0,6 %

Fleuves, lacs, rivières

liquide 0,01 %

Eau dans les êtres

vivants

Elle est présente dans tous les êtres vivants

(végétaux et animaux) liquide 0,000005 %

 L’eau de la Terre viendrait de l’impact des météorites ou astériodes glacées.

 Sur la Terre, on trouve de l’eau partout : on dit qu’elle est omniprésente.

 Sur la Terre, l’eau se trouve sous trois états : solide, liquide, gazeuse (vapeur)

 Le plus grand réservoir d’eau sur la Terre est formé par les océans et les banquises. Il est constitué d’eau salée et à l’état liquide que l’homme ne peut pas boire.

 L’eau dans l’atmosphère de la Terre est à l’état gazeux : on ne peut pas la voir à l’œil nu, elle est invisible.

 L’eau douce ne représente que 2,711 % de l’eau sur la Terre. Elle est surtout présente dans les glaciers et calottes glacières sous forme d’eau à l’état solide.

 L’eau des fleuves, des lacs et des rivières ne représente que 0,01 % de l’eau de la Terre. Il faut donc faire attention à ne pas la gaspiller et à ne pas la polluer !

 L’ensemble des réservoirs d’eau à la surface de la Terre est appelé hydrosphère.

Chaque année, environ 575 000 milliards de L de l’eau des océans participent au cycle de l’eau.

H y d r o s p h è r e

Il y aurait, en tout, environ 1400 millions de milliards de litres d’eau sur la planète

B/ Activité 2 : Phénomènes météorologiques et états de l’eau

Classe les différents phénomènes météorologiques en fonction de l’état physique de l’eau : Tu découperas et colleras les différentes photos dans les cases du tableau.

Neige, mer, givre, vapeur d’eau, verglas, brouillard, pluie, glace, buée, grêle, nuage.

Etat physique de

l’eau Solide Liquide Gazeux

Phénomène météorologique

Glace, neige, givre, verglas, grêle

Buée, mer, brouillard, pluie

Vapeur d’eau

Conclusion : Sur la Terre, l’eau existe sous trois états :

Solide, liquide et gazeuse

^.

C/ Le cycle de l’eau

1/ Pourquoi l’eau des fleuves ne fait-elle pas déborder les océans ? L’eau gazeuse dans l’eau

n’est pas visible à l’œil nu. On ne peut la voir qu’avec des appareils spéciaux.

Une partie de l’eau des océans s’évapore.

2/ Dans quel état physique se trouve l’eau dans l’air ? Sous forme de gaz, en particulier de vapeur d’eau.

3/ Comment évolue la température de la vapeur lorsque son altitude augmente ? La température diminue.

4/ Que se passe-t-il lorsque la température de la vapeur d’eau diminue ? Le gaz passe à l’état liquide.

5/ Comment peut-on voir que de l’eau liquide apparaît dans l’atmosphère ?

L’eau liquide apparait sous forme les nuages. Un nuage est un ensemble de très fines gouttelettes d’eau, trop légère pour le moment pour qu’elles tombent sous forme de pluie.

6/ Pourquoi les nuages formés ne restent-ils pas à leur place ? Ils sont poussés par les vents.

7/ Que se passe-t-il si les fines gouttelettes deviennent trop grosses ?

Il pleut car les petites gouttelettes s’agrègent. L’eau peut alors s’infiltrer dans le sol et dans les nappes phréatiques.

8/ Quel changement de température subit l’eau liquide des nuages dans les régions montagneuses ? La température baisse.

9/ Quelle transformation subit alors l’eau liquide ? Elle se transforme en solide.

10/ Comment se manifeste ce changement d’état ? Il neige ou il grêle.

11/ Que devient la neige en montagne lorsque l’hiver se termine ? Dans quel état se retrouve-t-elle ? Elle devient liquide et alimente les rivières.

La nature est bien faite… L’eau sur Terre a un mouvement cyclique : Elle revient toujours là où elle est née. Durant ce cycle, elle subit des changements d’état et voyage sous différentes formes autour de la Terre.

D/ Activité 4: Comment survivre dans des zones désertiques ?

 Le dromadaire comme le rat-kougourou, pour survivre, liquéfient ou condensent l’eau gazeuse de la respiration pour la transformer en liquide.

 Le dromadaire est capable de transformer de la graisse en eau.

 Par rapport à l’homme, le rat-kangourou est un animal nocturne, qui ne transpire pas, et dont les excréments et l’urine sont anhydres: formidable !

 Des végétaux comme le cactus ou l’arganier sont capables de capter l’eau de l’environnement grâce à leur épines et leur feuilles.

E/ Activité 5: L’eau dans l’alimentation, les boissons et notre corps.

Je condense ou liquéfie l’eau gazeuse en eau liquide dans mes narines et la réinjecte dans mon corps.

Ma bosse de graisse est géniale : je la transforme en eau quand j’en ai besoin !

Je suis un dromadaire

Je suis un rat-kangourou Je vis la nuit quand il fait plus froid et plus humide.

Je ne transpire pas !

Mon urine et mes

excréments sont anhydres (sans eau)

La quantité moyenne d’eau contenue dans un organisme adulte est de 65 % et augmente avec la jeunesse du corps.

Elle représente :

• 94 % de la constitution d’un fœtus de 5 mois.

• 75 % de celle d’un enfant.

La composition en eau des animaux se rapproche de celle de l’être humain, mises à part certaines espèces comme la méduse et le poisson. Celle des plantes et aliments est variable.

 Le corps humain est constitué d’environ 65 % d’eau. Les muscles sont constitués de 75 % d’eau.

 La méduse est l’animal qui contient le plus d’eau : environ 95 %

 Le sucre en morceaux, l’huile et la soupe déshydratée ne contiennent pas d’eau.

 L’aliment (dans le tableau) qui contient le plus d’eau est la pomme de terre : environ 97 %

 Pour compenser les pertes d’eau du corps humain, il faut consommer environ 1,5 à 2,5 litres d’eau par jour.

 L’eau nécessaire à la production d’un hamburger est de 2400 litres. Pour fabriquer un paquet de chips, il faut 185 litres d’eau. Il faut donc faire très attention à économiser l’eau.

Voir video Man Vs Wild sur physikos

F/ BILAN :

L’eau est partout présente dans notre environnement sous 3 états : solide, liquide, gazeux. Toute la matière qui nous entoure est aussi sous l’un des trois états.

Le passage d’un état à un autre nécessite de l’énergie sous forme de chaleur (transfert thermique)

N.B : la chaleur va toujours du corps chaud vers le corps froid.

Ainsi, pour faire la fusion, la

vaporisation ou la sublimation, il faut

apporter de l’énergie à l’eau en chauffant.

Pour faire la liquéfaction, la

solidification ou la condensation, il faut

retirer de l’énergie à l’eau en

refroidissant.

2/ Comment détecter la présence d’eau ?

A/ Par des observations de l’environnement

On peut détecter l’eau de diverses manières:



En regardant le comportement des végétaux (pommes de pin, cactus, fleurs…)



En regardant le ciel: les trainées de condensation ou les arc-en-ciel…

B/ Par des tests chimiques (TP : Gizmo t’appelle à l’aide)

Afin de reconnaître les produits contenant de l’eau, nous devons utiliser un test de reconnaissance qui donne un résultat fiable à chaque fois et qui puisse être reproduit. On effectue donc un test

d’identification chimique avec du sulfate de cuivre anhydre

Les produits chimiques ont des pictogrammes de danger qui nous permettent de connaitre leur dangerosité.

Sur le sulfate de cuivre anhydre, on a les 2 pictogrammes suivants :

Nocif (j’empoisonne)

Ne pas avaler, ni respirer

Utiliser des gants et des lunettes de sécurité et une blouse

Dangereux pour l’environnement

Ne pas jeter dans la nature et dans l’évier

Préparation du sulfate de cuivre anhydre blanc à l’aide du sulfate de cuivre bleu:

On enlève l’eau du sulfate de cuivre hydraté en chauffant:

2^eme étape : On teste la présence d’eau dans un produit d’usage courant.

Tube à essai contenant du sulfate de cuivre hydraté

Bec électrique pour le chauffage

Tube à essai contenant du sulfate de cuivre anhydre

S’il contient de l’eau :

S’il ne contient pas d’eau :

1/ Comment peut-on obtenir du sulfate de cuivre anhydre à partir de sulfate de cuivre hydraté ?

Schéma ou phrase pour répondre.

On obtient le sulfate de cuivre anhydre blanc en déshydratant (en chauffant) le sulfate de cuivre hydraté bleu

2/ Le sulfate de cuivre anhydre est :

□

Une poudre bleue

□

Une poudre blanche.

□

Un liquide bleu.

□

Un liquide blanc.

3/ Fais une phrase où tu dis ce que tu vas faire pour trouver les aliments et boissons contenant de l’eau.

Je vais mettre du sulfate de cuivre anhydre sur les aliments et les boissons. S’il bleuit, cela signifie qu’il y a de l’eau

4/ Réalise un dessin ou schéma légendé de l’expérience que tu vas réaliser.

5/ Remplis le tableau ci-dessous en notant tes observations :

6/ Quels aliments ou liquides peux-tu donner à Gizmo pour se nourrir ? Gizmo peut boire de l’acétone, de l’huile et du pain sec

7/ Complète le texte ci-dessous :

On prépare le sulfate de cuivre anhydre (BLANC) à partir du sulfate de cuivre (BLEU) en chauffant Lorsqu’un aliment ou un liquide contient de l’eau, le sulfate de cuivre anhydre devient bleu

Le test au sulfate de cuivre anhydre est un test de reconnaissance ou d’identification de l’eau.

Produit

alimentaire ^{Pain sec Gel acétone Huile Pomme Patate soda} couleur

Blanc Bleu Blanc Blanc Bleu Bleu bleu

Contient de

l’eau ? Non Oui Non Non Oui Oui Oui

Salut, je suis Gizmo, un gremlins !

J’ai faim mais si tu me donnes des aliments ou des boissons avec l’eau, je meurs !

Pour nourrir Gizmo, je teste toujours les liquides et les aliments grâce à une poudre : le sulfate de cuivre anhydre.

Quels aliments et liquides peux-tu donner à Gizmo pour le nourrir ?

3/ Caractéristiques des états de l’eau

Avoir un volume propre : c’est avoir un volume qui ne dépend pas du récipient.

Avoir une forme propre : c’est avoir une forme qui ne dépend pas de la forme du récipient.

Observations :

 Un glaçon (peut /ne peut pas) être saisi avec les doigts.

 Quand on appuie dessus très fort, le volume du glaçon(augmente / diminue / ne change pas)

 Un glaçon (prend / ne prend pas) la forme du récipient qui le contient et (garde / perd )sa forme quand il est plongé dans l’eau (avant qu’il ne fonde…) Un glaçon (a / n’a pas) un volume bien déterminé.

Observations :

 L’eau liquide (peut /ne peut pas) être saisie avec les doigts.

 L’eau liquide (coule / ne coule pas) et (prend / ne prend pas) la forme du récipient qui la contient : elle n’a pas de (volume / forme / capacité) propre.

 La surface du liquide, appelée surface (libre / emprisonnée), est (plane / ovale / carrée) et (horizontale / verticale).

 L’eau liquide est (incompressible / expansible) car on ne peut pas la comprimer. En revanche, quand on tire le piston, des bulles se forment : c’est de (l’air / la vapeur d’eau / de l’oxygène)

Conclusion :

L’eau solide a :  une forme propre  un volume propre

 Placer un glaçon dans des

récipients différents.

 Tenter de le comprimer avec ses doigts

 Verser de l’eau liquide sur les glaçons

Verse de l’eau liquide dans différents récipients et incline-les.

Dessine l’eau liquide dans les récipients sur le dessin Aspire de l’eau liquide avec la seringue et tente de TIRER et POUSSER le piston de la seringue (bouchée dans le bout…) L’eau solide a une forme PROPRE ne dépend pas du récipient qui la contient. Comme son volume ne change pas, l’état solide est dit INCOMPRESSIBLE

Conclusion : L’eau liquide a :

 une forme propre  un volume propre

Observations :

 Un gaz occupe (tout /une partie de) l’espace disponible : il (a / n’a pas) de forme propre.

 La vapeur d’eau est (visible / invisible), comme l’air.

 On peut augmenter le volume occupé par un gaz : il est (expansible / compressible).

 On peut diminuer le volume occupé par un gaz : il est (compressible / expansible).

 Le ballon de baudruche gonfle car il se remplit (d’air / de vapeur d’eau / d’oxygène).

 Un gaz (a / n’a pas) de masse.

Conclusion :

L’eau gazeuse a :

 une masse  une forme propre

 un volume propre

La surface de l’eau reste toujours PLANE et HORIZONTALE

L’eau liquide PREND la forme du récipient qui la contient et garde son volume : elle est INCOMPRESSIBLE

Commençons par l’air : aspire de l’air avec la seringue et tente de TIRER et POUSSER le piston (seringue bouchée)

Regarde

l’animation réalisée avec un gaz coloré.

Verse de l’eau dans un ballon, place un ballon de

baudruche dessus, et chauffe-la avec un bec électrique.

Ballon de baudruche

Eau chauffée

Bec électrique

Un gaz ne possède pas de FORME. Il est

COMPRESSIBLE et EXPANSIBLE et occupe tout l’espace disponible. Il est capable de CHANGER de volume. Il a en plus une MASSE

Bilan GENERAL :

Solide Liquide GAZ

Forme propre :

OUI ou NON ?

OUI NON NON

Volume propre :

OUI ou NON ?

OUI OUI NON

Masse :

OUI ou NON ?

OUI OUI OUI

Propriétés supplémentaires

 Possède une FORME et un volume qui ne dépendent pas du récipient

 Il garde son volume : il est INCOMPRESSIBLE

 Coule, (peut / ne peut pas) être saisi avec les doigts.

 Surface libre PLANE et HORIZONTALE

 Etat

INCOMPRESSIBLE

 Compressible et EXPANSIBLE

 Vapeur d’eau INVISIBLE

 Occupe TOUT l’espace disponible