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La matière autour de nous

Décrire la matière, ses états et ses propriétés observables.

Chimie 6ème Chapitre 1 / 7 ⏱ 4 h

Ce que tu sauras faire à la fin

  • Classer des corps selon leur état
  • Décrire une propriété de la matière
  • Distinguer objet et matière

Regarde autour de toi : ta chaise, ton cahier, l'eau dans ta gourde, l'air que tu respires… Tout cela, c'est de la matière ! Ce mot, tu l'as peut-être déjà entendu à la maison, mais en sciences, il a un sens bien précis. Dans ce chapitre, tu vas apprendre à reconnaître la matière, à la classer selon son état, et à comprendre pourquoi on choisit tel matériau plutôt qu'un autre pour fabriquer un objet.

Un canari en terre cuite, une calebasse séchée, une bouteille en plastique : ces trois objets peuvent tous contenir de l'eau, mais ils ne sont pas faits de la même matière, et ils ne se comportent pas du tout de la même façon. Comprendre la matière, c'est comprendre pourquoi.

Ce chapitre est le tout premier de ton année de sciences physiques et chimiques. Pas d'inquiétude : pas de formule compliquée ici, seulement des observations, de petites expériences que tu peux refaire chez toi avec presque rien, et du vocabulaire nouveau à bien retenir.

1Qu'est-ce que la matière

Avant de trier, de tester et de classer, il faut d'abord savoir répondre à une question toute simple : qu'est-ce qui, autour de toi, est de la matière — et qu'est-ce qui n'en est pas ?

1.1  Une matière qui a une masse et un volume

Définition

La matière est tout ce qui possède une masse (on peut la peser) et qui occupe un volume (elle prend de la place dans l'espace).

Un caillou, une goutte d'eau, une bulle d'air, ton propre corps : tout cela pèse quelque chose et prend de la place. C'est donc de la matière.

Cette définition tient en deux conditions, et il faut les vérifier toutes les deux :

Exemple — vérifier si un corps est de la matière
  1. Le sucre en poudre a-t-il une masse ?
  2. ouion peut le peser sur une balance
  3. Le sucre en poudre occupe-t-il un volume ?
  4. ouiil remplit une partie du verre où on le met
  5. doncle sucre est bien de la matière
Exemple — l'air, une matière invisible

Beaucoup d'élèves pensent que l'air « n'est rien ». Pourtant, gonfle un ballon de baudruche vide, puis pèse-le, et compare avec le même ballon gonflé : le ballon gonflé pèse un tout petit peu plus lourd. L'air a donc une masse. Et il prend clairement de la place : c'est pour cela que le ballon gonfle et devient rond. L'air est bien de la matière, même si tu ne le vois pas.

1.2  Ce qui n'est pas de la matière

Attention

Certaines choses existent bien, on peut les observer, mais elles ne sont pas de la matière car elles n'ont ni masse, ni volume que l'on peut mesurer comme pour un objet.

  • La lumière du soleil ou d'une lampe : elle éclaire, mais on ne peut ni la peser, ni la mettre dans un pot.
  • Le son d'un tam-tam ou d'une voix : il se propage, mais il n'a pas de masse propre.
  • La chaleur d'un feu, et une ombre projetée sur un mur.

Piège classique : une ombre a une forme, mais elle n'a ni masse ni volume — ce n'est donc pas de la matière, seulement l'absence de lumière à un endroit.

Chimie & Co — de très vieilles questions

Il y a plus de deux mille ans, en Grèce ancienne, des penseurs se demandaient déjà « de quoi le monde est-il fait ? ». Vers l'an -450, Empédocle proposait que tout soit composé de quatre éléments : la terre, l'eau, l'air et le feu. Cette idée a duré près de deux mille ans en Occident, avant d'être remplacée par des observations plus précises, à partir du XVIIIe siècle, avec des savants comme Antoine Lavoisier.

1.3  D'où viennent les matériaux ?

Un matériau est une matière que l'on utilise pour fabriquer un objet. On peut classer les matériaux selon leur origine, c'est-à-dire d'où on les tire :

Propriété
  • Origine minérale : tirée des roches, du sol, du sous-sol (pierre, sable, métaux comme le fer ou l'or).
  • Origine végétale : tirée des plantes (bois, coton, papier, caoutchouc naturel).
  • Origine animale : tirée des animaux (laine, cuir, soie).
  • Origine artificielle : fabriquée par l'être humain à partir d'autres matières (plastique, verre, béton).

Un même objet peut mélanger plusieurs origines : une chaise en bois (végétal) avec des vis en métal (minéral) et un coussin en coton (végétal) recouvert de cuir (animal) !

2Les trois états physiques

Toute matière se présente sous l'un de ces trois états physiques : solide, liquide ou gazeux. Apprendre à les reconnaître, c'est la première grande compétence de ce chapitre.

2.1  Reconnaître les trois états

Propriété — les trois états physiques
  • État solide : le corps a une forme propre (qui ne change pas toute seule) et un volume propre. Exemple : un caillou, un glaçon.
  • État liquide : le corps n'a pas de forme propre (il prend la forme de son récipient) mais il a un volume propre. Exemple : l'eau, l'huile.
  • État gazeux : le corps n'a ni forme propre ni volume propre : il occupe tout l'espace disponible. Exemple : l'air, le gaz de cuisine.
Méthode — reconnaître l'état d'un corps

Pose-toi deux questions dans l'ordre :

  1. 1Est-ce que le corps garde tout seul sa forme, sans récipient ?
  2. ouic'est un solide
  3. nonpasse à la question suivante
  4. 2Est-ce que le corps remplit toujours tout l'espace disponible, même un très grand récipient ?
  5. ouic'est un gaz
  6. nonc'est un liquide
Exemple — classer trois corps de la cuisine

L'huile versée dans une poêle prend la forme de la poêle : ce n'est pas un solide. Elle ne remplit pas toute la cuisine : ce n'est pas un gaz non plus. L'huile est donc liquide. Le sel en grains garde sa forme (chaque petit grain reste un petit cube dur) : le sel est solide. Le gaz qui s'échauffe sous la marmite, lui, se répand dans toute la pièce si la bouteille fuit : c'est un gaz.

2.2  Un piège fréquent : les solides en grains

Attention

Le sable, la farine, le sucre en poudre : on peut les verser comme un liquide, et pourtant ce sont bien des solides ! En réalité, ce n'est pas la farine « en bloc » qui coule : ce sont des milliers de tout petits grains solides, séparés les uns des autres, qui glissent chacun de son côté. Chaque grain, pris seul, garde parfaitement sa forme.

Exemple — vérifier avec une loupe

Si tu regardes un tas de sucre en poudre à la loupe, tu vois de tout petits cristaux, chacun avec des faces bien nettes et une forme fixe. Si le sucre était vraiment liquide, ces formes disparaîtraient et le sucre s'étalerait tout seul en une flaque plate, comme le fait l'eau. Ce n'est pas le cas : le tas garde une pente. C'est la preuve que le sucre en poudre reste solide.

Chimie & Co — l'échelle du thermomètre

En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius propose une échelle de température basée sur l'eau : 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} pour la glace qui fond, 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} pour l'eau qui bout, sous une pression normale. Cette échelle, un peu modifiée depuis, est toujours celle que tu utilises aujourd'hui à Dakar, à Abidjan ou à Ndjamena.

Retiens bien : un même corps peut changer d'état si sa température change. La glace (solide) devient de l'eau liquide en fondant, et l'eau liquide peut devenir vapeur d'eau (gaz) en s'échauffant fortement. C'est toujours de l'eau, seul son état a changé.

3Propriétés observables

Pour choisir un matériau ou simplement le reconnaître, on observe ses propriétés : ce sont des caractéristiques que l'on peut observer ou mesurer, sans avoir besoin de le goûter ni de le casser !

3.1  Classer les matériaux par leur origine

Tu as vu que chaque matériau a une origine : minérale, végétale, animale ou artificielle. Ce classement t'aide à comprendre pourquoi certains matériaux se ressemblent.

Classer les matériaux selon leur origine Minérale Végétale Animale Artificielle roche, sable,métal (fer, or) bois, coton,papier laine, cuir,soie plastique,verre, béton
Figure 1 — Quatre origines possibles pour un matériau : minérale (roche, métal), végétale (bois, coton), animale (laine, cuir) et artificielle (plastique, verre), fabriquée par l'être humain.
Exemple — un objet, plusieurs origines

Un ballon de football mélange plusieurs origines : le cuir ou le tissu extérieur (végétal ou animal), la chambre à air en caoutchouc (végétal à l'origine, souvent transformé), les coutures en fil synthétique (artificiel). Beaucoup d'objets du quotidien combinent ainsi plusieurs matériaux d'origines différentes.

3.2  Des propriétés pour comparer les matériaux

Définition

Une propriété de la matière est une caractéristique que l'on peut observer ou mesurer, et qui permet de comparer plusieurs matériaux entre eux.

Propriété — quelques couples utiles
  • Dur / mou : résiste-t-il quand on appuie ou qu'on le raye ?
  • Transparent / opaque : laisse-t-il passer la lumière ?
  • Conducteur / isolant : laisse-t-il passer le courant électrique ou la chaleur ?
  • Flotte / coule : reste-t-il à la surface de l'eau ?
  • Attiré / non attiré par un aimant.
Exemple — comparer verre et plastique

Le verre et le plastique sont tous les deux souvent transparents : difficile de les distinguer à l'œil. Mais le verre est dur et cassant (il se brise en éclats), alors qu'un plastique souple plie sans casser. Le verre est aussi bien plus lourd, à volume égal, que la plupart des plastiques.

Attention

Tous les métaux ne sont pas attirés par un aimant ! Le fer et l'acier le sont, mais l'aluminium (canettes) et le cuivre (fils électriques) ne le sont pas. « Métal » n'est donc pas la même chose qu'« attiré par un aimant » : il faut toujours tester, jamais deviner.

3.3  Deux tests simples à réaliser

Méthode — tester un matériau chez toi

Test de l'aimant : approche un aimant de l'objet, sans le toucher. S'il « saute » vers l'aimant ou colle dessus, il contient du fer ou de l'acier.

Test de la flottaison : pose délicatement l'objet à la surface d'un bol d'eau. S'il reste en haut, il flotte ; s'il descend au fond, il coule.

Test de l'aimant N S attiré ✓ pas attiré ✗ clou (fer) bâton (bois) Test de la flottaison flotte coule bouchon (liège) clé (métal)
Figure 2 — Deux tests faciles pour comparer des matériaux : le test de l'aimant (fer et acier sont attirés) et le test de la flottaison (dépend du matériau, pas de la taille de l'objet).
Exemple — pourquoi un gros bateau en métal flotte

On pourrait croire que le métal coule toujours, puisqu'un clou coule. Pourtant un bateau, en grande partie métallique, flotte ! Ce n'est pas seulement la matière qui compte, mais aussi la forme de l'objet : la coque du bateau est creuse et pleine d'air, ce qui change son comportement dans l'eau. Retiens simplement, pour cette année : à forme égale (par exemple un petit bloc plein), certains matériaux flottent et d'autres coulent.

4Modèle particulaire (approche)

Tu sais maintenant reconnaître et classer la matière. Mais pourquoi un solide garde-t-il sa forme, alors qu'un gaz se répand partout ? Pour répondre, les scientifiques imaginent un modèle : la matière serait faite de toutes petites « briques » invisibles.

4.1  La matière est faite de particules invisibles

Définition

Une particule est un tout petit grain de matière, tellement petit qu'on ne peut pas le voir, même avec une loupe puissante. Toute matière — solide, liquide ou gazeuse — est faite d'un très grand nombre de particules, collées ou proches les unes des autres.

Ce n'est qu'un modèle, c'est-à-dire une image simplifiée qui aide à comprendre et à prévoir le comportement de la matière. Tu ne verras jamais une particule à l'œil nu, mais ce modèle explique très bien ce que tu observes.

Chimie & Co — une idée vieille de 2 400 ans

Vers -420, le philosophe grec Démocrite imagine déjà que toute matière est faite de grains minuscules et impossibles à couper en plus petits morceaux : il les appelle atomos, qui a donné notre mot « atome » (« que l'on ne peut pas couper »). Personne ne pouvait vérifier cette idée à l'époque ! Il a fallu attendre le XXe siècle et des instruments très puissants pour enfin observer indirectement des particules aussi petites.

4.2  Pourquoi les états sont différents

Propriété — l'arrangement des particules
  • Solide : les particules sont serrées les unes contre les autres et rangées, presque immobiles. Voilà pourquoi un solide garde sa forme.
  • Liquide : les particules restent serrées, mais elles ne sont plus rangées : elles glissent les unes sur les autres. Voilà pourquoi un liquide coule et prend la forme de son récipient.
  • Gaz : les particules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent très vite, dans tous les sens. Voilà pourquoi un gaz occupe tout l'espace disponible.
Les particules dans les trois états Solide Liquide Gaz serrées, ordonnées serrées, désordonnées espacées, rapides
Figure 3 — Modèle particulaire des trois états : dans un solide, les particules sont rangées et immobiles ; dans un liquide, elles glissent les unes sur les autres ; dans un gaz, elles filent librement dans tous les sens.
Justification — pourquoi un gaz remplit tout l'espace

Dans un gaz, les particules se déplacent très vite, dans toutes les directions, et rien ne les retient les unes aux autres. Chaque particule fonce donc en ligne droite jusqu'à rencontrer une paroi ou une autre particule. Résultat : au bout d'un moment, les particules se répartissent partout où c'est possible. C'est pour cela qu'un gaz occupe tout le volume qu'on lui offre, même une pièce entière.

Attention

Entre les particules d'un gaz, il n'y a rien : pas une matière invisible, du vide. C'est justement parce qu'il y a du vide entre elles qu'on peut comprimer un gaz (le rapprocher) alors qu'on ne peut presque pas comprimer un liquide ou un solide, où les particules se touchent déjà.

5Matière et objets techniques

Un objet et la matière dont il est fait, ce n'est pas la même chose. Un même objet — une gourde, par exemple — peut être fabriqué dans plusieurs matières différentes, et chaque choix a ses avantages.

5.1  Choisir le bon matériau selon l'usage

Définition

Un objet est une chose fabriquée, avec une forme et un usage précis (une chaise, une casserole, un stylo). La matière est ce dont l'objet est fait (bois, métal, plastique…). Deux objets identiques en forme peuvent être faits de matières différentes, et un même matériau peut servir à fabriquer des objets très différents.

Objets du quotidien et leurs matériaux Canari (terre cuite) Calebasse (écorce) Casserole (métal) Verre (verre) Sac (plastique)
Figure 4 — Cinq objets qui servent tous à contenir quelque chose, mais fabriqués dans cinq matières différentes, chacune avec ses propres propriétés.
Méthode — choisir un matériau selon l'usage

Avant de choisir, pose-toi ces questions : Est-il assez solide pour résister à l'usage prévu ? Est-il trop lourd ou bien assez léger à transporter ? Résiste-t-il à l'eau, à la chaleur ? Est-il facile à trouver et peu coûteux ? Est-il agréable et sûr pour la santé ?

Exemple — le canari garde l'eau fraîche

À Ndjamena ou à Bamako, on garde souvent l'eau de boisson dans un canari en terre cuite plutôt que dans une bouteille en plastique. La terre cuite est légèrement poreuse : un peu d'eau traverse la paroi et s'évapore à l'extérieur, ce qui refroidit l'eau restante à l'intérieur, même sans réfrigérateur. Le plastique, lui, est complètement imperméable : pratique pour le transport, mais il ne rafraîchit pas l'eau de la même façon.

Exemple — la calebasse, un objet 100 % végétal

La calebasse est le fruit séché et vidé d'une plante grimpante. Une fois séchée, son écorce devient dure, légère et imperméable : elle sert de récipient, de louche ou même d'instrument de musique. C'est un objet entièrement naturel, d'origine végétale, fabriqué sans usine.

5.2  Trier et recycler la matière

Propriété — le tri sélectif

Trier, c'est séparer les déchets selon leur matière : le verre d'un côté, le métal d'un autre, le plastique et le papier séparément. Ce tri est indispensable, car chaque matière se recycle différemment.

Le cycle du recyclage On réutilise la matière ! Collecte (déchets) Tri (par matière) Transfor- mation Nouveau produit
Figure 5 — Le cycle du recyclage : la matière triée est collectée, puis transformée pour fabriquer un objet neuf. Rien ne disparaît, la matière change seulement de forme.
Chimie & Co — « Rien ne se perd, rien ne se crée »

En 1789, le savant français Antoine Lavoisier énonce un principe fondamental : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » Cela veut dire que la quantité totale de matière ne change jamais dans une transformation : elle change seulement de forme ou d'état. C'est exactement l'idée derrière le recyclage, plus de deux siècles avant l'invention des poubelles de tri !

Attention

Recycler ne veut pas dire que la matière disparaît : une bouteille en plastique fondue ne s'évapore pas, elle devient de la matière première pour fabriquer un nouvel objet (un tissu, un autre emballage…). C'est pour cela qu'il est essentiel de bien trier : une matière mal triée ne peut souvent plus être recyclée.

Exemple — le verre, presque infiniment recyclable

Le verre peut être fondu et refondu de très nombreuses fois sans perdre ses qualités : une bouteille en verre triée peut redevenir une autre bouteille en verre, encore et encore. C'est pour cela que les poubelles de tri consacrées au verre sont si répandues, de Douala à Dakar.

Fiche mémo

  • La matière a une masse et occupe un volume (contre-exemples : lumière, son, ombre).
  • Un matériau a une origine : minérale, végétale, animale ou artificielle.
  • Solide : forme propre + volume propre. Liquide : pas de forme propre, volume propre. Gaz : ni forme propre ni volume propre.
  • Piège : le sable et la farine restent des solides en grains, même versés.
  • Une propriété se teste : dur/mou, transparent/opaque, conducteur/isolant, flotte/coule, attiré/non attiré par un aimant.
  • Seuls le fer et l'acier sont attirés par un aimant, pas tous les métaux.
  • La matière est faite de particules invisibles : serrées et rangées (solide), serrées et désordonnées (liquide), très espacées (gaz).
  • Un objet (forme, usage) est différent de la matière qui le compose.
  • On choisit un matériau selon sa solidité, son poids, sa résistance à l'eau, son coût.
  • Trier, c'est séparer les déchets par matière pour permettre le recyclage.
  • Recycler transforme la matière, elle ne la fait pas disparaître.

6Exercices corrigés

Voici 16 exercices pour t'entraîner, du plus simple au plus difficile. Cherche d'abord seul, puis vérifie avec le corrigé détaillé.

Niveau 1 — Application directe
1

Pour chaque proposition, réponds par vrai ou faux, et justifie en une phrase : a) l'eau est de la matière ; b) la lumière du soleil est de la matière ; c) l'air est de la matière ; d) le son d'un tam-tam est de la matière ; e) une table est de la matière ; f) l'ombre d'un arbre est de la matière.

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  • a) Vrai. L'eau a une masse (on peut la peser) et occupe un volume.
  • b) Faux. La lumière n'a ni masse ni volume mesurables : ce n'est pas de la matière.
  • c) Vrai. L'air a une masse (un ballon gonflé pèse plus lourd) et occupe un volume.
  • d) Faux. Le son se propage mais n'a pas de masse propre.
  • e) Vrai. Une table a une masse et un volume : c'est de la matière.
  • f) Faux. Une ombre a une forme, mais ni masse ni volume : ce n'est que l'absence de lumière.
2

Indique l'origine (minérale, végétale, animale ou artificielle) de chacun de ces matériaux : laine, fer, plastique, bois, sable.

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  • Laine : origine animale (tondue sur un mouton).
  • Fer : origine minérale (extrait d'un minerai du sous-sol).
  • Plastique : origine artificielle (fabriqué par l'être humain).
  • Bois : origine végétale (tiré des arbres).
  • Sable : origine minérale (issu de roches broyées).
3

Indique l'état physique (solide, liquide ou gazeux) de chacun de ces corps : huile de cuisine, gros sel, air d'un pneu, glaçon, vapeur d'eau au-dessus d'une marmite.

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  1. Huile de cuisine : prend la forme du récipient, garde son volume
  2. ⇒liquide
  3. Gros sel : chaque grain garde sa forme
  4. ⇒solide
  5. Air d'un pneu : remplit tout l'espace disponible
  6. ⇒gazeux
  7. Glaçon : garde sa forme tout seul
  8. ⇒solide
  9. Vapeur d'eau : se disperse dans l'air au-dessus de la marmite
  10. ⇒gazeux
4

Vrai ou faux ? a) Le verre est toujours opaque. b) L'aluminium est attiré par un aimant. c) Le fer est attiré par un aimant. d) Le bois flotte toujours mieux que le plastique. e) Le cuivre n'est pas attiré par un aimant.

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  • a) Faux. Le verre est très souvent transparent, pas opaque.
  • b) Faux. L'aluminium n'est pas attiré par un aimant, malgré son nom de métal.
  • c) Vrai. Le fer (et l'acier) sont attirés par un aimant.
  • d) Faux. Cela dépend du matériau précis et de sa forme, on ne peut pas généraliser ainsi.
  • e) Vrai. Le cuivre, comme l'aluminium, n'est pas attiré par un aimant.
5

Associe chaque objet à son matériau principal : 1) canari — 2) verre à boire — 3) sac de courses — 4) casserole — 5) calebasse. A) métal — B) plastique — C) terre cuite — D) écorce végétale séchée — E) verre.

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1-C (canari en terre cuite) ; 2-E (verre à boire en verre) ; 3-B (sac de courses en plastique) ; 4-A (casserole en métal) ; 5-D (calebasse en écorce végétale séchée).

Niveau 2 — Approfondissement
6

Objet mystère. On te donne un petit objet gris. Il est dur, opaque, il coule dans l'eau, et il est attiré par un aimant. Quel matériau est-ce probablement ? Justifie en citant chaque test.

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  1. dur et opaqueélimine le verre (souvent transparent) et beaucoup de plastiques souples
  2. coule dans l'eaucohérent avec un métal, plus lourd que le bois ou le plastique
  3. attiré par un aimantseuls le fer et l'acier ont cette propriété parmi les métaux courants
  4. doncl'objet est très probablement en fer ou en acier
7

Pour fabriquer la vitre d'une fenêtre, on hésite entre le verre et un plastique transparent. Cite au moins deux propriétés qui jouent en faveur de chaque matériau.

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En faveur du verre : il est parfaitement transparent (on voit très net à travers) et il ne se raye presque pas. En faveur du plastique transparent : il est bien plus léger à transporter et à poser, et il ne se brise pas en éclats coupants s'il tombe. Le choix dépend donc de l'usage : le verre pour une belle transparence durable, le plastique pour la légèreté et la sécurité.

8

Explique pourquoi la farine, que l'on peut verser comme un liquide, reste en réalité un solide. Donne un second exemple de matériau qui pose le même piège.

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La farine n'est pas un bloc unique : elle est composée de milliers de tout petits grains solides et séparés. Quand on verse la farine, ce n'est pas la matière elle-même qui coule comme le ferait de l'eau : ce sont ces grains, chacun gardant sa forme propre, qui glissent les uns sur les autres. La farine reste donc solide, même versée.

Second exemple possible : le riz, le sucre en poudre, ou encore le sable — tous des solides en grains que l'on peut verser.

9

À l'aide du modèle particulaire, explique pourquoi on peut enfoncer une pompe à vélo remplie d'air, mais pas une pompe remplie d'eau.

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  1. dans l'air (gaz), les particules sont très éloignées les unes des autresil y a beaucoup de vide entre elles
  2. ⇒on peut rapprocher les particules en poussant : l'air se comprime
  3. dans l'eau (liquide), les particules sont déjà serrées les unes contre les autrespresque plus de vide entre elles
  4. ⇒impossible de les rapprocher davantage : l'eau ne se comprime pas
10

Range ces huit déchets dans les quatre bacs de tri : verre, papier/carton, métal, plastique. Déchets : bouteille d'eau vide, canette de boisson, journal, bocal en verre, sac plastique, boîte de conserve, cahier usagé, bouteille de sirop en verre.

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  • Verre : bocal en verre, bouteille de sirop en verre.
  • Papier/carton : journal, cahier usagé.
  • Métal : canette de boisson, boîte de conserve.
  • Plastique : bouteille d'eau vide, sac plastique.

Bien trier permet à chaque matière d'être fondue ou transformée séparément, pour redevenir un objet neuf de la même famille.

Niveau 3 — Défi
11

Un glaçon fond entièrement dans un verre d'eau.

  1. L'eau liquide obtenue est-elle une matière différente de la glace ? Justifie.
  2. La masse de l'eau (glace + liquide) a-t-elle changé pendant la fonte ? Justifie avec le principe de Lavoisier vu en cours.
  3. Explique, avec le modèle particulaire, ce qui a changé entre la glace et l'eau liquide.

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1. Non, ce n'est pas une matière différente : c'est toujours de l'eau, seul son état physique a changé, de solide à liquide.

2. D'après le principe « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » énoncé par Lavoisier, la masse totale ne change pas pendant une simple fonte : on pèse la même masse d'eau avant et après, seule sa forme a changé.

3. Dans la glace (solide), les particules d'eau étaient serrées et rangées de façon fixe. En fondant, elles restent serrées mais ne sont plus rangées : elles peuvent désormais glisser les unes sur les autres, ce qui permet à l'eau de couler et de prendre la forme du verre.

12

Un clou en fer coule dans l'eau, mais un grand bateau, en grande partie fait de métal, flotte.

  1. Le clou et le bateau sont-ils faits de la même matière ? Quelle est la différence entre les deux, alors ?
  2. Pourquoi la coque du bateau est-elle construite creuse plutôt que pleine ?
  3. Que se passerait-il, selon toi, si la coque du bateau se remplissait entièrement d'eau ?

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1. Le clou et une bonne partie du bateau peuvent effectivement être faits d'un métal proche (fer ou acier). La différence n'est pas seulement la matière : c'est aussi la forme de l'objet.

2. La coque creuse contient surtout de l'air, une matière beaucoup plus légère que le métal. Le bateau, dans son ensemble (métal + air à l'intérieur), est donc bien plus léger, à volume égal, qu'un bloc de métal plein comme le clou.

3. Si la coque se remplit d'eau, l'air qui la rendait légère disparaît de l'intérieur : le bateau devient alors beaucoup plus lourd à volume égal, et il risque de couler, comme un objet en métal plein. C'est exactement ce qui arrive lors d'un naufrage.

13

Un camarade affirme : « L'air n'est pas de la matière : on ne le voit pas, il n'a pas de forme, et on ne peut pas le toucher. » Donne trois arguments, avec une expérience simple pour chacun, pour montrer qu'il se trompe.

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  • Argument 1 — l'air a une masse. Pèse un ballon de baudruche vide, puis le même ballon gonflé : le ballon gonflé pèse un peu plus lourd. Ce supplément de masse, c'est l'air qu'on a ajouté.
  • Argument 2 — l'air occupe un volume. Retourne un verre vide et plonge-le, à l'envers, dans une bassine d'eau : l'eau ne remplit pas le verre, car l'air, déjà présent à l'intérieur, prend toute la place.
  • Argument 3 — on peut sentir l'air, même sans le voir. Agite un éventail devant ton visage : tu sens un courant d'air te pousser. Un « rien » ne pourrait pas exercer une telle poussée.

Ne pas voir une matière ne veut pas dire qu'elle n'existe pas : la définition de la matière ne demande ni couleur, ni forme fixe — seulement une masse et un volume, ce que l'air possède bien.

Niveau 4 — Problèmes de vie courante
14

La marchande de Dakar. Fatou vend de l'eau fraîche au marché de Dakar. Elle possède 88 canaris en terre cuite, achetés 2 5002\,500 F CFA l'unité, et elle vend chaque calebasse d'eau fraîche puisée au canari à 150150 F CFA.

  1. Calcule le prix total payé par Fatou pour ses 88 canaris.
  2. Un jour, elle vend 6060 calebasses d'eau. Calcule sa recette de la journée.
  3. Une cliente lui demande pourquoi elle n'utilise pas plutôt des bidons en plastique, moins fragiles. Donne un argument scientifique pour expliquer le choix du canari.

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1. Prix total des canaris :

  1. 8×2 5008 \times 2\,500
  2. =20 00020\,000 F CFA

2. Recette de la journée :

  1. 60×15060 \times 150
  2. =9 0009\,000 F CFA

3. La terre cuite du canari est légèrement poreuse : un peu d'eau s'infiltre dans la paroi et s'évapore à l'extérieur, ce qui refroidit l'eau restante à l'intérieur. Le plastique, totalement imperméable, ne permet pas ce rafraîchissement naturel, même s'il casse moins facilement.

15

Le tri sélectif au collège de Ndjamena. Le collège organise une collecte de bouteilles en plastique. Les élèves remplissent des sacs de 2525 bouteilles chacun. En une semaine, ils remplissent 1414 sacs complets, plus 99 bouteilles supplémentaires. Un centre de recyclage rachète les bouteilles 55 F CFA l'unité.

  1. Calcule le nombre total de bouteilles collectées.
  2. Calcule la somme totale reçue du centre de recyclage.
  3. Cite la matière de ces bouteilles, et indique une seule autre matière qui pourrait être collectée de la même façon au collège.

Voir le corrigé détaillé

1. Nombre total de bouteilles :

  1. 14×25=35014 \times 25 = 350
  2. +99
  3. =359359 bouteilles

2. Somme reçue :

  1. 359×5359 \times 5
  2. =1 7951\,795 F CFA

3. Ces bouteilles sont en plastique (matériau d'origine artificielle). On pourrait aussi collecter, séparément, les canettes en métal (ou le papier/carton), qui se recyclent également très bien.

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Au grand marché d'Abidjan. Au marché, un plat en calebasse coûte 1 2001\,200 F CFA et un plat en plastique de même taille coûte 800800 F CFA. Kader achète 33 plats en calebasse pour sa famille, et sa voisine achète 55 plats en plastique pour sa boutique.

  1. Calcule la dépense de Kader.
  2. Calcule la dépense de sa voisine, puis dis qui a dépensé le plus.
  3. Le plastique casse rarement, mais la calebasse peut se fendre en tombant. Pourtant, beaucoup de familles préfèrent encore la calebasse pour certains usages. Propose une raison liée à l'origine du matériau.

Voir le corrigé détaillé

1. Dépense de Kader :

  1. 3×1 2003 \times 1\,200
  2. =3 6003\,600 F CFA

2. Dépense de la voisine :

  1. 5×8005 \times 800
  2. =4 0004\,000 F CFA

4 000>3 6004\,000 > 3\,600 : la voisine a dépensé plus que Kader, malgré un prix unitaire plus bas, car elle a acheté davantage de plats.

3. La calebasse est un matériau d'origine végétale, entièrement naturel et biodégradable : une fois cassée, elle se décompose sans polluer, contrairement au plastique qui met très longtemps à disparaître dans la nature.

📝 QCM de fin de leçon — 20 questions

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Qu'est-ce que la matière ?

Explication : La matière est tout ce qui possède une masse (on peut la peser) et qui occupe un volume (elle prend de la place).

Parmi ces éléments, lequel n'est PAS de la matière ?

Explication : La lumière n'a ni masse ni volume mesurables : ce n'est pas de la matière, contrairement à l'eau, l'air ou un caillou.

Une ombre projetée sur un mur a une forme. Est-ce de la matière ?

Explication : Une ombre a une forme mais ni masse ni volume : ce n'est que l'absence de lumière à un endroit, pas de la matière.

Le fer et l'or sont des matériaux d'origine :

Explication : Le fer et l'or sont tirés des roches et du sous-sol : ils sont d'origine minérale.

Le plastique et le verre sont des matériaux d'origine :

Explication : Le plastique et le verre sont fabriqués par l'être humain à partir d'autres matières : ils sont d'origine artificielle.

Un corps a une forme propre et un volume propre. Quel est son état physique ?

Explication : Un solide garde sa forme tout seul et occupe un volume fixe : c'est l'état solide.

Un corps prend la forme de son récipient, mais garde toujours le même volume. Quel est son état ?

Explication : Un liquide n'a pas de forme propre (il prend la forme du récipient) mais il garde son volume : c'est l'état liquide.

Un corps n'a ni forme propre ni volume propre : il occupe tout l'espace disponible. Quel est son état ?

Explication : Un gaz n'a ni forme propre ni volume propre : il se répand dans tout l'espace disponible.

On peut verser du sable comme un liquide. Le sable est-il vraiment liquide ?

Explication : Chaque grain de sable garde sa forme propre : ce sont de tout petits solides séparés qui glissent les uns sur les autres, pas un vrai liquide.

Tous les métaux sont-ils attirés par un aimant ?

Explication : Le fer et l'acier sont attirés par un aimant, mais l'aluminium et le cuivre ne le sont pas : il faut toujours tester, jamais deviner.

Que sont les particules qui composent la matière ?

Explication : Une particule est un tout petit grain de matière, tellement petit qu'on ne peut pas le voir, même avec une loupe puissante.

Dans un solide, comment sont arrangées les particules ?

Explication : Dans un solide, les particules sont serrées et rangées, presque immobiles : voilà pourquoi un solide garde sa forme.

Dans un liquide, comment sont arrangées les particules ?

Explication : Dans un liquide, les particules restent serrées mais ne sont plus rangées : elles glissent les unes sur les autres, ce qui permet au liquide de couler.

Pourquoi peut-on comprimer un gaz mais presque pas un liquide ?

Explication : Entre les particules d'un gaz, il y a du vide : on peut les rapprocher. Dans un liquide, les particules se touchent déjà, impossible de les rapprocher davantage.

Un clou en fer coule dans l'eau, mais un bateau en métal flotte. Pourquoi ?

Explication : Ce n'est pas seulement la matière qui compte, mais aussi la forme : la coque creuse du bateau est pleine d'air, ce qui le rend léger à volume égal.

Un canari en terre cuite garde l'eau fraîche. Pourquoi ?

Explication : La terre cuite est légèrement poreuse : un peu d'eau traverse la paroi et s'évapore à l'extérieur, ce qui refroidit l'eau restante à l'intérieur.

Que veut dire « trier » les déchets ?

Explication : Trier, c'est séparer les déchets selon leur matière, car chaque matière se recycle différemment.

Une bouteille en plastique fondue pour le recyclage : que devient la matière ?

Explication : Recycler ne fait pas disparaître la matière : elle devient la matière première pour fabriquer un nouvel objet.

Une bouteille en verre coûte 22 F CFA à l'unité pour la collecte. Un enfant en apporte 1515. Combien reçoit-il ?

Explication :
15×2=3015 \times 2 = 30 F CFA.

Une calebasse coûte 1 2001\,200 F CFA. Kader en achète 22. Combien dépense-t-il ?

Explication :
1 200×2=2 4001\,200 \times 2 = 2\,400 F CFA.
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