Chapitre 1 : Des grandeurs pour caractériser et identifier

Objectifs :

- Caractériser les différents changements d’état d’un corps pur.
- Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer la masse volumique d’un liquide ou d’un solide.
- Définir et exploiter la formule de la masse volumique.
- Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques.
- Étudier la variation de température lors du changement d’état d’un corps pur et d’un mélange.

I. La masse volumique

1. Définition

La masse volumique d’une espèce chimique est une grandeur physique correspondant au quotient de la masse de cette espèces par le volume qu’elle occupe :
$$\rho_{esp} = \frac{m_{esp}}{V_{esp}}$$
Son unité dans le système international est le kilogramme par mètre cube (kg/m3) même si on utlise plus régulièrement le kilogramme par litre (kg/L).

2. Utilisation de la formule

La formule précédente lie trois grandeurs physiques : ρ, m et V. On peut donc l’utiliser pour déterminer l’une d’entre elles à partir des deux autres.

Exemple 1 : Déterminer la masse volumique du sel sachant qu’un volume de 2 L de sel pèse 4,32 kg.
On a : $$\rho_{sel} = \frac{m_{sel}}{V_{sel}} = \frac{4,32}{2} = 2,16 \; \textrm{kg/L}$$
La masse volumique du sel est donc 2,16 kg/L.

Exemple 2 : Le sucre a une masse volumique de 1,6 kg/L. Quelle est la masse d’un volume de 50 mL de sucre ?

On sait que :

Masse Volume
1,6 kg 1 L
msucre ? 0,050 L

On a donc :$$m_{sucre} = \frac{1,6 \times 0,050}{1} = 0,08 \; \textrm{kg} = 80 \; \textrm{g}$$
Un volume de 50 mL de sucre a donc une masse de 80 g.

Exemple 3 : Quel est le volume d’un echantillon de sucre de masse 75 g ?

On sait que :

Masse Volume
1,6 kg 1 L
0,075 g Vsucre ?

On a donc :$$V_{sucre} = \frac{0,075 \times 1}{1,6} = 0,047 \; \textrm{L} = 47 \; \textrm{mL}$$
Une masse de 75 g de sucre occupe donc un volume de 47 mL.

3. Utilisation de la masse volumique pour identifier des corps purs

Chaque corps pur possède une masse volumique qui lui est propre. On peut donc utiliser cette grandeur pour identifier une espèce inconnue.
Par exemple, l’eau a une masse volumique de 1 kg/L.

II. Identifier par les températures de changement d'état

1. Rappels de 5ème

2.Évolution de la température lors d'un changement d'état

Lors du changement d'état d'un corps pur, la température demeure constante et égale à la température de changement d'état. On observe ainsi un palier de température lors du changement d'état.
Lors du changement d'état d'un mélange, on observe une évolution permanente de la température.

Ces propriétés des changements d'état des corps purs et mélanges peuvent être utiliser pour démontrer la nature d'un corps (espèce chimique pure ou mélange).

Fiche de Cours

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