Exercices

En étudiant l'ébullition de l'eau, on obtient les valeurs de température indiquées ci-dessous.




1. À l'aide du tableau, trace la courbe correspondant à l'évolution de la température en fonction du temps.

2. À l'aide d'une droite en pointillés, indique sur le graphique le début de l'ébullition.

3. Surligne le palier de température sur la courbe.

1. Quel instrument de mesure utilise-t-on pour mesurer la pression exercée par l'air ambiant ?

2. On souhaite suivre l'évolution de la pression exercée par les gaz formés au sein d'un autocuiseur. Quel instrument de mesure utilise-t-on ?

3. Dans quelle unité peut-on exprimer ces mesures de pression ?

1. Trace la courbe de refroidissement d'un liquide sur papier millimétré en utilisant les données suivantes. L'axe vertical correspond aux valeurs de température (échelle : 1 cm pour 5 °C). L'axe horizontal correspond aux valeurs de temps (échelle : 1 cm pour 0,5 min).

2. Un petit carreau correspond à 0,5 °C. Pour 17,6 °C tronque à 17,5 °C. Pour 17,5 °C arrondis à 17,5 °C. Fais de même pour les autres valeurs de température dont le chiffre après la virgule n'est pas égal à 5.

3. Nomme le changement d'état qui débute aux alentours d'une minute.

4. Aide-toi du cours. Comment évolue la température lors du changement d'état d'un corps pur ?

5. Aide-toi du cours. Comment évolue la température lors du changement d'état d'un mélange ?

6. Observe le graphique à partir d'une minute et déduis de tes réponses aux questions 4 et 5 si le liquide est pur ou non.

7. Ce liquide est-il de l'eau ?

1. À l'aide de la fiche méthode p. 452, trace la courbe de refroidissement d'un liquide sur papier millimétré en utilisant les données et les échelles suivantes 1 cm pour 5 °C ; 1 cm pour 0,5 min.

2. La courbe obtenue n'est pas la même pour un corps pur et pour un mélange. Observe le graphique. Déduis-en si le liquide étudié est un corps pur ou un mélange.

1. Trace le graphique correspondant aux données d'analyse thermique ci-dessous. Indique, à partir du graphique que tu auras tracé, si le liquide refroidi est un mélange ou un corps pur.

Pour récolter le sel, on fait entrer de l'eau de mer à travers des canaux dans une série de bassins, dont la profondeur est de plus en plus faible. L'eau est alors retenue et subit l'action conjuguée du soleil et du vent. Un saunier (professionnel de la récolte du sel) vient régulièrement retirer le sel des bassins pour le faire sécher dans les allées.


1. Sur quel changement d'état repose la récolte du sel ?

2. À l'aide du texte ci-dessus, quels sont les deux facteurs favorisant ce changement d'état ?

3. D'après toi, la récolte du sel peut-elle avoir lieu toute l'année ? Pourquoi ?

On verse de l'eau dans un verre que l'on pose sur la table. La température de la pièce est aux alentours de 20 °C.

1. Que va-t-il se passer au bout de plusieurs jours ?

2. Propose deux moyens d'accélérer le phénomène observé.

1. Si on refroidit une substance, au niveau microscopique, les particules :

ne s'agitent plus du tout.

s'agitent de moins en moins.

s'agitent toujours autant.

s'agitent de plus en plus.

1. Relis chaque grandeur à une unité correspondante.

1. Écrire une phrase en utilisant les mots ci-dessous pour décrire ce qu'il se passe pour différentes grandeurs lors d'un changement d'état.
masse - température - volume - changement d'état - corps pur

1. Légende les flèches sur le schéma ci-dessous à l'aide des changements d'état suivants :

1. On fait chauffer de l'eau liquide de façon à la porter à ébullition. Décris à l'échelle des particules ce qu'il se passe au début du chauffage et lors de l'ébullition.

Matthieu a étudié un corps pur, le cyclohexane, en le faisant changer d'état. Il a relevé l'évolution de la température en fonction du temps lors de sa solidification. Mais il ne retrouve plus son tableau de valeurs. En relisant le protocole, il s'aperçoit que le cyclohexane se trouvait à 20,0 °C avant de commencer l'expérience, que la solidification commençait au bout de 3 minutes à 6,5 °C et durait 4 minutes pour une expérience de 10 minutes au total et atteignant - 8,0 °C à la fin.

1. Représente l'allure du graphique correspondant à l'évolution de la température du cyclohexane en fonction du temps à l'aide des valeurs données dans l'énoncé et des échelles suivantes (1 cm ↔ 5 °C et 1 cm ↔ 1 min).

On a refroidi un liquide à l'aide d'un mélange réfrigérant tout en relevant régulièrement sa température. Justifie toutes tes réponses à l'aide du tableau de valeurs.


1. Que s'est-il passé ?

2. S'agit-il d'un corps pur ou d'un mélange ?

3. D'après le cours, quelle est la substance étudiée ?

4. À quel instant a débuté la transformation ?

5. Combien de temps a-t-elle durée ?

6. Dans quel état physique se trouve la substance au bout de quatre minutes ?

En chimie, il existe plusieurs critères permettant d'établir la pureté ou non d'une substance solide. L'un d'eux est sa température de fusion. En effet, s'il s'agit d'un mélange, sa température de fusion sera plus faible que la température du corps pur attendu.Pour déterminer cette température, on utilise un banc Kofler. C'est une plaque dont la température augmente progressivement d'une de ses extrémités à l'autre. On dépose alors un peu de la poudre obtenue sur la partie la plus froide de la plaque, puis on la pousse petit à petit vers la partie plus chaude. Dès qu'il y a fusion, on repère la température correspondante à l'aide d'un curseur.On réalise la transformation d'acide maléique en acide fumarique. La température de fusion du solide obtenu à l'aide du banc Kofler est 253 °C. Températures de fusion : - Acide maléique : 130 °C ; - Acide fumarique : 286 °C.


1. Le solide obtenu correspond-il à de l'acide fumarique pur ? Justifie ta réponse.

Le gaz naturel est essentiellement composé de méthane. Il joue aujourd'hui un rôle majeur en tant que ressource énergétique. Le gaz naturel est extrait de gisements. Il est ensuite transporté vers les pays consommateurs. L'un des moyens utilisés est le bateau. Ces navires figurent parmi les plus chers au monde car ils doivent permettre de transporter le méthane à l'état liquide. Sa température doit être maintenue à -162 °C pendant toute la traversée. Le méthane passe ensuite à nouveau à l'état gazeux pour être distribué et utilisé.


1. D'après le cours, quelle grandeur physique change lors d'un changement d'état ?

2. Lors de la liquéfaction du méthane, cette grandeur voit-elle sa valeur augmenter ou diminuer ?

3. En déduire l'intérêt de liquéfier le méthane pour le transporter, en prenant en compte le coût de cette transformation.

On dépose un glaçon dans un bécher. On place le bécher sur une plaque chauffante que l'on allume. On éteint la plaque chauffante lorsqu'il ne reste presque plus d'eau dans le bécher.

1. Que va-t-il se passer pour l'eau contenue dans le glaçon ?

2. Dessine l'allure de la courbe représentant la température de l'eau en fonction du temps obtenue lors de ce chauffage.

3. Décris ce qu'il se passe au niveau des particules pour chaque partie de la courbe.

Julien décrit à Cassiopée l'expérience qu'il a réalisée : « J'ai fait chauffer de l'eau dans une casserole et j'ai mesuré sa température à l'aide d'un tempéromètre. Lorsque l'eau bullait, j'ai observé un plateau de température. J'ai ensuite placé un couvercle dessus et il y a eu immédiatement liquidation de la vapeur. »

1. Julien n'a pas encore travaillé sur les changements d'état en physique chimie. Il a fait quatre erreurs dans les mots qu'il a employés. Recopie sa description en les remplaçant par les termes appropriés.

On réalise des changements d'état à Marseille, une ville qui se situe au niveau de la mer.

1. Quelle est la température d'ébullition de l'eau ?

2. Quelle est la température de solidification de l'eau ?

3. Quelle est la température de fusion de l'eau ?

Matthieu relève la valeur de la pression atmosphérique à différentes altitudes. Mais il n'a pas bien pris en note ses résultats et ne sait plus quelle valeur de pression correspond à quelle altitude.

1. Complète le tableau ci-dessus en associant chaque valeur de pression atmosphérique proposée à l'altitude correspondante.

L'anhydride phtalique est un composé très utile en chimie. Il permet de réaliser des plastiques, des résines et des colorants entre autres.Pour l'obtenir en laboratoire, on dépose de l'acide phtalique dans un bécher. On recouvre le bécher d'un verre de montre dans lequel on dépose de la glace. On fait chauffer ensuite le bécher.L'acide phtalique se déshydrate alors. L'anhydride phtalique ainsi formé passe immédiatement de l'état solide à l'état gazeux, il s'agit d'une sublimation. La vapeur atteint le verre de montre maintenu froid grâce à la glace, et l'anhydride repasse à l'état solide sous forme de cristaux, il s'agit dans ce cas d'une condensation solide.

1. Nomme les deux changements d'état indiqués dans le texte et précise de quel état physique à quel autre état ils permettent le passage.

2. L'acide phtalique et l'anhydride phtalique existent tous les deux dans les conditions ambiantes sous forme de cristaux solides blancs. Pour pouvoir les distinguer, on utilise alors un banc Kofler qui permet un chauffage très progressif (de 2 °C en 2 °C) d'une extrémité à l'autre du banc.Quel changement d'état intervenant à 130 °C pour l'un et à 210 °C pour l'autre utilise-t-on ici pour pouvoir les reconnaître ?

Lou explique : « Quand je refroidis de l'eau, elle se fige et prend du temps pour devenir solide. »

Lou utilise son propre vocabulaire ; reformule clairement ses propos avec le vocabulaire adapté.