Devoir 2 semestre 1 Physique-chimie 1re année collège corrigé

Niveau	1re année collège
Matière	Physique-chimie
Semestre	semestre 1
Devoir	Devoir n° 2
Durée	1 heure
Barème	sur 20
Leçons	La pression et la pression atmosphérique, Le modèle particulaire de la matière, La température et les changements d'état de la matière
Programme	Orientations pédagogiques et programmes de l'enseignement de la physique-chimie au cycle secondaire collégial – Ministère de l'Éducation nationale

Devoirs modèles rédigés par l'équipe Wadifa Info, conformes au programme officiel, non officiels.

Énoncé

Compléter : on mesure la pression d'un gaz enfermé avec un appareil appelé ……, on mesure la pression atmosphérique avec un appareil appelé ……, et l'unité de pression dans le Système international est le …… de symbole ……
Convertir : 2,2 bar = …… Pa ; 1013 hPa = …… bar ; 150000 Pa = …… bar (sachant que 1 bar = 100000 Pa et 1 hPa = 100 Pa).
On bouche l'embout d'une seringue contenant de l'air et on la relie à un manomètre.
- a) On pousse le piston : comment varient le volume et la pression de l'air enfermé ?
- b) On tire le piston : comment varient le volume et la pression de l'air enfermé ? Comment appelle-t-on cette propriété ?

Compléter : la matière est formée de particules très petites, invisibles à l'œil nu, appelées ……
Recopier et compléter le tableau suivant en décrivant la disposition et le mouvement des particules dans chaque état :
État Solide Liquide Gazeux
Disposition et mouvement des particules …… …… ……
Expliquer à l'aide du modèle particulaire : a) la compressibilité des gaz ; b) l'incompressibilité des liquides.
On ouvre un flacon de parfum dans un coin de la classe ; après quelques instants, tous les élèves sentent son odeur. Expliquer cette observation.

État	Solide	Liquide	Gazeux
Disposition et mouvement des particules	……	……	……

Nommer chacun des changements d'état suivants : solide → liquide ; liquide → solide ; liquide → gaz ; gaz → liquide.
Sous la pression atmosphérique normale, quelle est la température de fusion de la glace pure ? Quelle est la température d'ébullition de l'eau pure ?
On place 100 g d'eau liquide pure dans le congélateur ; elle se transforme entièrement en glace.
- a) Quelle est la masse de la glace obtenue ? Justifier.
- b) Sachant que la masse volumique de la glace est 0,92 g/cm³, calculer le volume de la glace (arrondir à 0,1).
- c) Sachant que la masse volumique de l'eau liquide est 1 g/cm³, comparer le volume de la glace à celui de l'eau liquide, puis conclure.

On refroidit un corps pur liquide et on mesure sa température toutes les deux minutes. On obtient les résultats suivants :

t (min)	0	2	4	6	8	10	12
θ (°C)	90	70	54	54	54	40	30

Afficher le corrigé et le barème

Le manomètre ; le baromètre ; le pascal ; Pa.
2,2 bar = 2,2 × 100000 = 220000 Pa ; 1013 hPa = 101300 Pa = 1,013 bar ; 150000 Pa = 1,5 bar.
- a) Le volume de l'air diminue et sa pression augmente (l'air est compressible).
- b) Le volume de l'air augmente et sa pression diminue ; cette propriété est l'expansibilité des gaz.

Barème : Q1 : 1,5 pt (0,5 par appareil + 0,5 pour l'unité et son symbole) ; Q2 : 1,5 pt (0,5 par conversion) ; Q3 : 2 pts (a : 1 ; b : 1).

État	Solide	Liquide	Gazeux
Disposition et mouvement des particules	compactes et ordonnées, elles vibrent sur place	compactes et désordonnées, elles glissent les unes sur les autres	dispersées et désordonnées, en mouvement permanent et désordonné

a) Les particules d'un gaz sont éloignées les unes des autres : quand on le comprime, les distances entre elles diminuent et le volume diminue. b) Les particules d'un liquide sont serrées : on ne peut pas les rapprocher davantage, donc le volume ne diminue pas.
Les particules du parfum à l'état gazeux sont en mouvement permanent et désordonné : elles se dispersent entre les particules de l'air jusqu'à atteindre toute la classe.

Barème : Q1 : 0,5 pt ; Q2 : 1,5 pt (0,5 par état) ; Q3 : 2 pts (a : 1 ; b : 1) ; Q4 : 1 pt.

Solide → liquide : la fusion ; liquide → solide : la solidification ; liquide → gaz : la vaporisation ; gaz → liquide : la liquéfaction (condensation).
Température de fusion de la glace pure : 0 °C ; température d'ébullition de l'eau pure : 100 °C.
- a) La masse de la glace est 100 g, car la masse se conserve au cours d'un changement d'état.
- b) V = m / ρ = 100 / 0,92 ≈ 108,7 cm³
- c) Volume de l'eau liquide : V = 100 / 1 = 100 cm³. Le volume de la glace (108,7 cm³) est plus grand que celui de l'eau (100 cm³). On conclut que le volume change au cours d'un changement d'état (le volume de l'eau augmente quand elle se solidifie), alors que la masse reste constante.

Barème : Q1 : 2 pts (0,5 par changement d'état) ; Q2 : 1 pt ; Q3 : 3 pts (a : 1 ; b : 1,25 ; c : 0,75).

À t = 0 min : état liquide ; à t = 12 min : état solide.
La solidification (passage de l'état liquide à l'état solide).
Température de solidification : 54 °C ; durée : de t = 4 min à t = 8 min, soit 8 − 4 = 4 min.
La température reste constante pendant toute la durée du changement d'état d'un corps pur.

Barème : Q1 : 0,75 pt ; Q2 : 0,75 pt ; Q3 : 1,5 pt (0,75 + 0,75) ; Q4 : 1 pt.

Total	20 pts
Exercice 1 : La pression et la pression atmosphérique	5 pts
Exercice 2 : Le modèle particulaire de la matière	5 pts
Exercice 3 : La température et les changements d'état	6 pts
Exercice 4 : Refroidissement d'un corps pur	4 pts

Retenir : 1 bar = 100000 Pa et 1 hPa = 100 Pa.
Expliquer les propriétés des trois états par la disposition des particules et les distances entre elles.
Au cours d'un changement d'état, la masse se conserve mais pas le volume.
La température d'un corps pur reste constante pendant son changement d'état.

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