Décrire la constitution et les états de la matière

Rappel : la formule de la masse volumique est :

$\rho=\frac{m}{V}$

Déterminer la masse volumique d’un liquide :

1. Peser une éprouvette graduée à vide, noter la masse $m_{\text {éprouvette vide}}$ 
2. Mesurer $V_{\text {liquide }}$  = 100 mL de ce liquide à l’éprouvette graduée
3. Peser l’éprouvette graduée pleine, noter la masse $m_{\text {éprouvette pleine }}$ 

La masse du liquide est donc: $m_{\text {liquide }}=m_{\text {éprouvette pleine }}-m_{\text {éprouvette vide}}$

Le volume du liquide est $V_{l i q u i d e}=0,1 L$

La masse volumique du liquide est $\rho_{\text {liquide }}=\dfrac{m_{\text {liquide }}}{V_{\text {liquide }}}$, mesurée en $\mathrm{g} / \mathrm{L}$

Déterminer la masse volumique d'un solide :

1. Peser le solide, noter la masse (attention, tarer la balance avec la coupelle de pesée) $m_{\text {solide }}$
2. Insérer un volume d'eau suffisamment grand dans une éprouvette graduée pour couvrir tout le solide, noter le volume à vide $V_{\text {vide }}$
3. Insérer délicatement le solide dans l'éprouvette graduée, noter le volume plein $V_{p l e i n}$

La masse du solide est celle mesurée à la balance : $m_{\text {solide }}$

Le volume du solide est $V_{\text {solide }}=V_{\text {plein }}-V_{\text {vide }}$

La masse volumique du solide est $\rho_{\text {solide }}=\dfrac{m_{\text {solide }}}{V_{\text {solide }}}$, mesurée en $\mathrm{g} / \mathrm{L}$

À noter que l’unité internationale de la masse volumique est kg/m³, mais que nous utilisons en pratique l’unité g/L en chimie.

Au cours d’une transformation physique, la masse de matière ne varie pas. Cependant, son volume peut varier. Le plus souvent, le volume augmente au cours d’une fusion (de solide à liquide) et d’une évaporation (de liquide à gaz). Une exception très connue est l’eau, qui voit son volume diminuer au cours d’une fusion et augmenter au cours d’une évaporation.

Au cours d’un changement d’état, la température de ce changement d’état est constante pour un corps pur et caractéristique d’une matière. Ainsi, un échantillon de matière qui s’évapore à 100°C et fond à 0°C est de l’eau pure.

Un changement de pression peut également faire changer une matière d’état. Plus la pression augmente, plus la matière aura tendance à devenir liquide puis solide. On parle de compression. A l’inverse, lorsque la pression diminue, la matière aura tendance à devenir gazeuse. Il s’agit d’une dépression.

Composition de l’air

L’air se compose, en volume, de 78% de diazote, 21% de dioxygène, 1% d’argon et de traces de nombreux autres gaz.

Pression et volume de l’air

On mesure la pression atmosphérique à l’aide d’un baromètre, le manomètre est utilisé pour mesurer celle d’un gaz enfermé dans une enceinte.

L’unité de pression est le pascal (Pa).

On peut comprimer de l’air enfermé dans une seringue. Son volume diminue alors que la pression augmente : un gaz est compressible.

On peut détendre de l’air enfermé dans une seringue. Son volume augmente alors que la pression diminue : un gaz est expansible.

Masse et masse volumique de l’air

Avec une balance, on peut mesurer la masse d’un litre d’air, à température ambiante : $\rm m_{air} ≈ 1,3 ~g$ 
La masse volumique ρ de l’air est le quotient de la masse de l’air par son volume : $\rm \rho_{air}=\dfrac{1,3}{1}=1,3 ~g / L$ que l’on peut exprimer aussi en kilogramme par litre (kg/L).

Solubilité de l’air dans l’eau

La solubilité d’un gaz, comme l’air, dans l’eau, correspond au volume maximal de ce gaz qu’il est possible de dissoudre dans un litre d’eau. La solubilité dépend de la température et de la pression : elle augmente avec la pression et diminue avec la température.

À 20°C et sous la pression atmosphérique, la solubilité de l’oxygène de l’air est de 9 g par litre d’eau.

La solubilité est donc donnée par la formule $s=\dfrac{m_{\text {max}}}{V}$