Les états de la matière : cours de 5e

Regarde autour de toi : la table, l'eau de ton verre, l'air de la pièce. Tout cela, c'est de la matière. Pourtant, ces objets ne se comportent pas de la même façon. Tu peux poser un livre sur la table, verser l'eau d'un verre dans un autre, mais tu ne peux pas « attraper » l'air avec les mains.

Ces différences viennent de ce qu'on appelle l'état physique de la matière. Un solide garde sa propre forme ; un liquide prend la forme du récipient, avec une surface plane et horizontale au repos ; un gaz occupe tout l'espace qui lui est offert et peut être comprimé. Dans ce cours, tu vas apprendre à reconnaître les états, à comprendre de quoi ils dépendent et à les décrire avec un petit modèle qui parle de particules.

À l'école primaire et en 6e, tu as déjà rencontré les états physiques, les changements d'état, les mélanges et leurs constituants, en partant de ce qu'on voit à l'œil nu ¹. Au cycle 4, on va plus loin : on découvre les premiers modèles qui décrivent la matière à une échelle trop petite pour être vue, et on utilise le vocabulaire scientifique qui va avec ¹.

Le mot « matière » est très large. La matière qui nous entoure, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse, est souvent un mélange de plusieurs constituants ³. Une même substance peut se trouver dans l'un ou l'autre de ces états.

L'eau est l'exemple le plus simple à retenir. Elle prend trois états très différents lorsque sa température varie ⁵. C'est la même substance, mais elle n'a pas le même aspect dans un glaçon, dans un verre ou dans la vapeur d'une casserole.

Cela signifie qu'une substance n'est pas « condamnée » à un seul état. Quand la température change, l'état peut changer lui aussi. Pense à un glaçon sorti du congélateur : posé dans une pièce chauffée, il devient peu à peu de l'eau liquide. Le passage d'un état à un autre s'appelle un changement d'état, que tu étudieras en détail dans le chapitre suivant.

Pour reconnaître un état à l'échelle macroscopique, tu poses des questions simples sur l'échantillon. Voici une démarche que tu peux appliquer à n'importe quel objet.

Cette façon d'observer a ses limites : elle décrit ce qu'on voit, mais pas pourquoi un solide garde sa forme et un gaz s'étale. Pour l'expliquer, il faut descendre à l'échelle des particules.

Un modèle n'est pas la réalité : c'est une image simplifiée, qui permet d'expliquer ce qu'on observe. Ici, on imagine que la matière n'est pas un bloc continu mais un ensemble de grains minuscules, que l'on ne voit pas, les particules.

Cette description explique pourquoi les états ont des comportements si différents. Dans un solide, les particules sont organisées : l'ensemble garde un aspect stable. Dans un liquide et dans un gaz, elles bougent : c'est ce qui permet à la matière de s'écouler ou de se répandre.

Les trois états courants ne racontent pas toute l'histoire. En physique, on compte quatre formes de matière : solide, liquide, gaz et plasma ⁶. Le plasma est un gaz fortement ionisé ⁶. Il est très différent des autres états, et il ne fait pas partie des notions à maîtriser au collège.