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Activité documentaire — États et changements d'état de la matière

5e · Cycle 4 · Thème "Organisation et transformations de la matière"

Objectifs
  • Lire et interpréter une courbe de fusion (température en fonction du temps).
  • Identifier le palier de température lors d'un changement d'état d'un corps pur.
  • Relier un phénomène de la vie courante (fonte des glaciers) aux notions de fusion et de conservation de la masse.

Document 1 — Que se passe-t-il quand un glaçon fond ?

Suivi expérimental de la température
Un scientifique place un glaçon dans un bécher avec un thermomètre, puis chauffe très doucement et régulièrement. Il relève la température toutes les minutes et obtient les valeurs suivantes :
T (°C) t (min) -10 -5 0 5 10

1. Décris l'allure de la courbe : la température augmente-t-elle toujours de la même façon ?

2. Repère le passage où la température reste constante (le « palier »). À quelle valeur, et à quoi correspond ce passage ?

3. Comment nomme-t-on le changement d'état qui a lieu pendant ce palier ?

Document 2 — Banquise et glaciers : une fusion aux conséquences globales

Sciences et environnement
La banquise est une immense étendue d'eau de mer gelée qui flotte à la surface des océans, autour des pôles. Les glaciers, eux, sont des masses de glace qui se sont formées sur la terre ferme, à partir de neige accumulée pendant des milliers d'années (au Groenland, en Antarctique, dans les montagnes).

Avec le réchauffement climatique, ces deux types de glace fondent de plus en plus vite. Lors de cette fusion, la glace (état solide) se transforme en eau liquide, exactement comme pour le glaçon du document 1 : la température reste stable à 0 °C tant que toute la glace n'a pas fondu, et la masse totale d'eau (solide + liquide) ne change pas pendant la fusion.

En revanche, le volume occupé par l'eau change : la glace flotte car elle est moins dense que l'eau liquide, ce qui signifie qu'un même échantillon de matière (H₂O) occupe un volume différent selon qu'il est solide ou liquide. C'est pour cela qu'un verre rempli à ras bord de glaçons et d'eau ne déborde pas forcément quand la glace fond.

La fonte des glaciers continentaux (contrairement à celle de la banquise, déjà présente dans l'eau) ajoute de l'eau supplémentaire dans les océans et contribue à l'élévation du niveau de la mer, un enjeu majeur du changement climatique.

1. Quelle est la différence entre la banquise et un glacier ?

2. Pendant la fusion de la glace, que peux-tu dire de la masse de matière ? Et du volume qu'elle occupe ?

3. Pourquoi la fonte des glaciers fait-elle monter le niveau des mers, plutôt que celle de la banquise ?

Bilan — à compléter
Lors d'un changement d'état d'un corps pur, la température reste pendant toute la durée de la transformation : c'est un .

Le passage de l'état solide à l'état liquide s'appelle la . Au cours de ce changement d'état, la masse est , mais le volume est .
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