Les changements d'état : cours de sciences en 6e

Sors un glaçon du congélateur et pose-le dans une assiette. Au bout de quelques minutes, il devient une flaque d'eau. Laisse l'assiette près d'un radiateur : la flaque finit par disparaître. Où est passée l'eau ? Elle n'a pas disparu. Elle a changé d'état, comme la matière le fait souvent autour de toi.

Dans ce cours, tu vas apprendre à nommer chaque changement d'état, à savoir quand il se produit, à lire ce qui se passe avec la température et à prévoir ce qui arrive à la masse. Tu t'appuieras sur ce que tu connais déjà : les états de la matière.

L'eau existe sous trois formes : la glace (état solide), l'eau liquide et la vapeur d'eau (état gazeux) ³. Tu les croises tous les jours.

• Solide : un glaçon, la glace d'une patinoire, la neige. Cette forme garde sa propre forme.
• Liquide : l'eau du robinet, une flaque, l'eau d'un verre. Elle épouse la forme du récipient.
• Gaz : la vapeur d'eau, qui se mélange à l'air. Tu ne la vois pas.

Au cycle 3, l'élève doit savoir reconnaître, dans une situation de tous les jours, le moment où l'eau change d'état ³. Les exemples sont nombreux : un glaçon qui s'efface dans une boisson, du linge qui sèche, de la buée sur un miroir de salle de bains.

Chaque passage d'un état à l'autre a un nom précis. Voici ceux qu'on te demande de connaître.

• La fusion : un solide devient liquide ⁴.
• La solidification : un liquide devient solide ².
• L'évaporation : un liquide devient gaz ⁴.
• La condensation : un gaz redevient liquide ⁴.
• La liquéfaction : autre nom du passage de l'état gazeux à l'état liquide, utilisé dans certains documents de classe ⁶.

Une matière change d'état quand elle reçoit ou perd de la chaleur ⁶. Autrement dit, le changement d'état dépend d'un échange de chaleur avec l'extérieur, et donc de la température.

Quand l'eau reçoit de la chaleur, elle passe vers un état plus « libre » : le glaçon fond, puis l'eau liquide s'évapore. Un glaçon posé sur la table reçoit la chaleur de l'air de la pièce, c'est pourquoi il fond.

Quand l'eau perd de la chaleur, elle va dans l'autre sens : la vapeur d'eau se condense, puis l'eau liquide se solidifie. Dans un congélateur, l'eau cède sa chaleur à l'air froid et devient glace.

Les programmes demandent de mesurer des températures de changement d'état ¹. L'expérience classique consiste à placer de l'eau liquide dans un mélange très froid et à relever sa température toutes les minutes avec un thermomètre.

Au début, l'eau liquide se refroidit : sa température baisse. Quand elle atteint 0 °C, on observe un palier : la température reste la même pendant tout le changement d'état ⁴. Ici, le liquide se solidifie et la température ne bouge plus. Quand toute l'eau est devenue glace, la température se remet à baisser.

Quand un glaçon fond, que devient sa masse ? Beaucoup d'élèves pensent qu'elle baisse, parce que la glace « disparaît ». Pourtant, la matière se conserve toujours lors d'un changement d'état : la masse reste identique ².

Tu peux le vérifier en pesant. Place un glaçon dans un récipient fermé sur une balance et note la masse. Laisse-le fondre, puis pèse de nouveau : tu trouves la même valeur.

On peut regrouper tous les changements d'état dans un cycle, du solide au gaz et retour. Le travail de classe consiste souvent à compléter ce cycle avec les noms des changements d'état ⁶.

Départ	Arrivée	Nom du changement	La matière…
Glace (solide)	Eau liquide	fusion	reçoit de la chaleur
Eau liquide	Glace (solide)	solidification	perd de la chaleur
Eau liquide	Vapeur (gaz)	évaporation	reçoit de la chaleur
Vapeur (gaz)	Eau liquide	condensation	perd de la chaleur

La liquéfaction est le même passage que la condensation : du gaz au liquide.