Reconnaître les trois états de la matière : solide, liquide, gaz
Classer des objets et des substances du quotidien en solide, liquide ou gaz à partir de critères observables (forme, écoulement, compressibilité) et justifier ce classement.
Ce que dit la fiche
Les points essentiels
- La matière existe sous trois états principaux : solide, liquide et gaz. Une même matière peut se trouver dans plusieurs états selon la température.
- Un solide garde sa forme propre. On peut le tenir dans la main, et il ne coule pas tout seul (une pierre, une règle, un glaçon).
- Un liquide ne garde pas de forme propre : il prend la forme de son récipient. Sa surface libre, quand il est au repos, est plate et horizontale. Il coule et peut être versé (eau, huile, lait).
- Un gaz n'a ni forme propre ni volume propre : il se répand partout où il peut aller. L'air est un gaz : on ne le voit pas, mais il existe (le vent, un ballon gonflé, les bulles).
- On peut comprimer un gaz (l'air d'une seringue bouchée se compresse), alors qu'on ne peut presque pas comprimer un liquide ni un solide.
- Un solide en poudre (sable, farine, sucre en poudre) est fait de très petits grains solides. Il s'écoule comme un liquide, mais chaque grain reste solide : ce n'est pas un liquide.
- Un changement d'état est un passage d'un état à un autre, par exemple de l'eau liquide à la glace solide quand il fait très froid, ou de la glace à l'eau quand on la réchauffe. C'est la même matière qui change d'aspect.
- Pour savoir dans quel état se trouve quelque chose, on observe, on manipule avec prudence et on teste : garde-t-il sa forme ? coule-t-il ? se répand-il partout ?
Les mots à connaître
- État de la matière
- Manière dont se présente la matière : solide, liquide ou gaz. On le reconnaît à des critères observables comme la forme, l'écoulement et la possibilité de comprimer.
- Solide
- Matière qui garde sa forme propre, même si on la change de récipient ou de place.
- Liquide
- Matière qui coule et prend la forme du récipient qui la contient, avec une surface plate et horizontale quand elle est au repos.
- Gaz
- Matière qui se répand dans tout l'espace disponible, qui n'a pas de forme propre et qu'on peut comprimer. L'air en est un exemple.
La méthode, étape par étape
- Observer l'objet ou la substance : la voir, la toucher si c'est sans danger, la faire bouger doucement.
- Se demander : garde-t-elle sa forme toute seule quand on la pose ou qu'on la change de récipient ?
- Se demander : coule-t-elle et prend-elle la forme du récipient ? Si oui, c'est un liquide.
- Se demander : se répand-elle partout et peut-on la comprimer (par exemple dans une seringue fermée) ? Si oui, c'est un gaz.
- Conclure par une phrase avec un critère : « C'est un solide parce que… » et vérifier les cas difficiles (poudre, mousse, fumée).
Des exemples résolus
Léa verse du jus d'orange dans un verre, puis le verse dans une bouteille. Le jus change de forme. Dans quel état est le jus d'orange ? Justifie.
Le jus d'orange est un liquide. Dans le verre, il prend la forme du verre ; dans la bouteille, il prend la forme de la bouteille. Il coule quand on le verse et sa surface est plate et horizontale quand il est au repos. Un solide, lui, garderait sa forme dans les deux récipients.
Samir remplit un ballon avec de l'air en soufflant, puis il pince le ballon avec ses doigts. Il sent que le ballon se déforme et que l'air pousse. Dans quel état est l'air ? Que montre cette expérience ?
L'air est un gaz. En soufflant, Samir a rempli tout le ballon : l'air s'est répandu partout dans l'espace disponible. Quand il pince le ballon, l'air est comprimé et pousse contre ses doigts. Un gaz n'a pas de forme propre et peut être comprimé, ce qui n'est pas le cas d'un caillou (solide).
Les pièges à éviter
- Erreur : croire que le sable, le sucre en poudre ou la farine sont des liquides parce qu'ils coulent. Correction : ce sont des solides en poudre. Chaque grain garde sa forme, et le tas garde une pente au lieu d'avoir une surface plate comme l'eau.
- Erreur : croire qu'un gaz n'existe pas parce qu'on ne le voit pas. Correction : l'air est bien de la matière. On peut le sentir dans le vent, le voir gonfler un ballon ou former des bulles dans l'eau.
Teste-toi
Un glaçon est posé dans un verre. Quelques minutes plus tard, il est devenu de l'eau. Dans quel état était-il au début ? Dans quel état est-il à la fin ? Comment s'appelle ce phénomène ?
Voir la réponse
Au début le glaçon est solide, à la fin c'est de l'eau liquide. C'est un changement d'état (la glace fond).
Le glaçon garde sa forme tant qu'il est froid : c'est un solide. En se réchauffant, il se transforme en eau qui coule et prend la forme du verre : c'est un liquide. La matière est la même (de l'eau), seul son état a changé.
Classe chaque élément en solide, liquide ou gaz : le lait, un crayon, l'air d'un pneu, une bille, l'huile.
Voir la réponse
Liquides : le lait, l'huile. Solides : un crayon, une bille. Gaz : l'air d'un pneu.
Le lait et l'huile coulent et prennent la forme du récipient, ce sont des liquides. Le crayon et la bille gardent leur forme propre, ce sont des solides. L'air du pneu se répand dans tout le pneu et peut être comprimé, c'est un gaz.
Tom dit : « La farine coule quand on la verse, donc c'est un liquide. » A-t-il raison ? Explique avec un critère observable.
Voir la réponse
Non, Tom a tort : la farine est un solide en poudre.
La farine est faite de très petits grains solides. Elle coule parce que les grains glissent les uns sur les autres, mais elle ne prend pas une surface plate et horizontale comme un liquide, et le tas garde une forme en pente. Couler ne suffit donc pas pour dire qu'on a un liquide.
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