Les états physiques de l'eau

On emploie généralement le terme eau pour désigner l'eau sous sa forme liquide. Sous quelles autres formes existe-t-elle pourtant dans notre environnement ?
Réponse : comme beaucoup d'autres substances, l'eau existe également sous forme solide (la glace) et sous forme gazeuse (la vapeur d'eau). Quelles propriétés a-t-elle dans chacun des cas ?
I. Les propriétés de l'eau liquide
Lorsqu'elle est à l'état liquide, on ne peut pas facilement transporter l'eau dans ses mains : il faut la placer dans un récipient.
Essayons différents récipients.
•  Protocole : nous prenons des récipients de différentes formes dans lesquelles nous versons la même quantité d'eau liquide.
Les états physiques de l'eau - illustration 1
•  Observation : l'eau se place au fond des récipients dont elle prend la forme. Calculons le volume de liquide contenu dans chaque récipient. Bien que les dimensions aient varié, nous constatons que le volume reste toujours le même. Lorsque les récipients sont posés à plat sur une table, on observe également que la surface supérieure de l'eau, appelée surface libre, est plane et semble horizontale. Si on prend un de ces récipients et qu'on le penche légèrement de côté, la surface libre de l'eau reste parallèle au sol.
•  Généralisation :
  • Un liquide prend la forme du récipient qui le contient. Il ne possède pas de forme propre.
  • Le volume d'un liquide ne dépend pas du récipient qui le contient.
  • La surface libre d'un liquide est toujours horizontale.
Cette dernière propriété est utilisée dans de nombreux domaines : en navigation, on place le compas flottant dans un compartiment rempli d'eau afin qu'il reste toujours bien horizontal et qu'il indique toujours la bonne direction.
II. Les propriétés de l'eau solide
L'eau, à l'état solide, se présente sous la forme de glace et ses propriétés sont bien différentes de l'eau liquide. Par exemple, contrairement à l'eau liquide, nous pouvons transporter de la glace dans nos mains. Reprenons nos différents récipients pour étudier le comportement d'un glaçon.
•  Protocole : nous plaçons le glaçon sortant du congélateur dans des récipients de différentes formes.
Les états physiques de l'eau - illustration 2
•  Observation : quel que soit le récipient, le glaçon conserve sa forme. Ses dimensions n'ont pas varié.
•  Généralisation : cette propriété est partagée par tous les corps solides. Un solide garde toujours sa forme propre. Ses dimensions ne varient pas. Son volume est toujours le même ; il ne dépend pas du récipient dans lequel il est placé.
III. Les propriétés de la vapeur d'eau
•  La vapeur d'eau est un gaz. Elle est invisible et occupe tout l'espace qui lui est offert. Comme les autres gaz, elle n'a donc ni forme propre ni volume propre.
•  L'air est également un gaz. Plaçons un verre retourné et vide dans de l'eau liquide. On emprisonne alors de l'air entre le verre et l'eau. Si on retourne le verre, l'air s'échappe immédiatement pour occuper le nouveau volume qui lui est offert. Des bulles d'air apparaissent et le verre se remplit d'eau.
Vrai ou faux ?
1. L'eau liquide n'a pas de forme propre.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
La vapeur d'eau n'a ni forme propre ni volume propre.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
L'eau à l'état solide garde sa forme propre mais son volume varie en fonction de son récipient.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
1. Un liquide prend la forme du récipient qui le contient, et la surface libre d'un liquide est toujours horizontale.
2. La vapeur d'eau est un gaz, et comme tous les autres gaz, elle n'a ni forme propre ni volume propre.
3. Les dimensions d'un solide ne varient pas. Son volume est toujours le même ; il ne dépend pas du récipient dans lequel il est placé.
L'eau sur Terre est présente sous trois états physiques. Lesquels ?
Cochez la bonne réponse.
salé, doux, glacé
potable, non potable, doux
minéral, pétillant, salé
solide, liquide, gazeux
• Les trois états physiques de l'eau sont l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux (ou état de vapeur).
• L'eau est à l'état liquide dans les mers et les océans.
• L'eau est à l'état solide dans les calottes glacières et les glaciers.
• L'eau est à l'état de vapeur dans l'atmosphère. La vapeur d'eau est invisible. Les nuages sont principalement constitués de petites gouttelettes d'eau liquide et de cristaux de glace.
Complète la phrase suivante.
Écrivez les réponses dans les zones colorées.
La surface libre d'un liquide au repos est et .
La surface libre d'un liquide est toujours horizontale. Cette dernière propriété est utilisée dans de nombreux domaines : en navigation par exemple, on place le compas flottant dans un compartiment rempli d'eau afin qu'il reste toujours bien horizontal et qu'il indique toujours la bonne direction.
Quelle propriété des gaz permet d'expliquer la diffusion d'une odeur dans une pièce ?
Cochez la bonne réponse.
Un gaz n'a pas de forme propre.
Un gaz n'a pas de volume propre.
Un gaz occupe tout l'espace qui lui est offert.
Un gaz peut se répandre dans une pièce car il occupe tout l'espace qui lui est offert. Une même quantité de gaz peut occuper un volume plus grand ou plus petit. Un gaz est compressible ou expansible. Ainsi, un parfum ou une odeur peut se répandre dans toute une pièce.