Changements d’état : observer, modéliser et expliquer.
Relier fusion, solidification, vaporisation et condensation à des transferts d’énergie ; la fiche associe une réponse directe, un cas analysé, 7 activités corrigées et 4 repères de progression.
Changements d’état : ce qu’il faut retenir.
Pour maîtriser « Changements d’état », retenez d’abord la règle qui relie « fusion » à « vaporisation ». Le cas repère montre ensuite comment utiliser « condensation » sans sauter l’étape de vérification.
Relier fusion, solidification, vaporisation et condensation à des transferts d’énergie.
Lors d’un changement d’état d’un corps pur, la matière se conserve.
La glace fond: l’eau change d’état sans devenir une autre espèce chimique.
Confondre vaporisation et disparition de matière.
- 01GRANDEURfusion
- 02RELATIONvaporisation
- 03UNITÉcondensation
Le schéma sert de contrôle : partez de « fusion », appliquez « vaporisation », puis vérifiez avec « condensation ».
Fusion, vaporisation et transformations inverses décrivent les passages entre états.
Une réponse que l’on peut vérifier.
Le cas « La glace fond: l’eau change d’état sans devenir une autre espèce chimique. » se lit à deux échelles : les observations accessibles au laboratoire et le modèle particulaire ou chimique qui les explique. La conclusion doit préciser l’état initial, la transformation éventuelle et l’indice relié à « fusion » ; nommer une espèce sans preuve ne suffit pas.
Ce que l’on peut conclure — et pas davantage.
Un modèle microscopique rend compte d’observations dans des conditions données. Il faut distinguer corps pur et mélange, transformation physique et chimique, système ouvert et fermé, sans attribuer aux particules les propriétés macroscopiques de l’échantillon.
Étudier « Changements d’état » : système, données, modèle, unités et vérification.
Pour « Changements d’état », la méthode relie chaque donnée à la règle, à la réponse puis à un contrôle capable de révéler une erreur.
- 01
Définir le système
Dans le premier cas, la matière change d’état sans changer d’espèce chimique ; cet indice délimite le système et les grandeurs réellement utiles.
- 02
Choisir le modèle
Le cas suivant mène à « Une liquéfaction, ou condensation liquide, de la vapeur d’eau » parce que l’eau passe de l’état gazeux à l’état liquide ; le modèle respecte alors la règle « Lors d’un changement d’état d’un corps pur, la matière se conserve ».
- 03
Confronter calcul et mesure
Le troisième résultat est « Elle reste constante pendant le changement d’état » ; il peut être confronté aux données puisque l’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent.
- 04
Tester la limite
La démarche « Confondre vaporisation et disparition de matière » doit être rejetée si elle contredit les unités, les observations ou la règle « Lors d’un changement d’état d’un corps pur, la matière se conserve ».
« Changements d’état » : relier le système, le modèle et la mesure.
L’objectif est « Relier fusion, solidification, vaporisation et condensation à des transferts d’énergie » : les trois situations ci-dessous montrent quelle donnée déclenche la décision, ce qui change d’un cas à l’autre et comment contrôler la conclusion.
La règle sur un cas simple
À la question « Comment nomme-t-on le passage de l’état solide à l’état liquide ? », la réponse est « La fusion » : La matière change d’état sans changer d’espèce chimique.
Le cas qui change la décision
Dans « De la buée apparaît sur une vitre froide. Quel changement d’état se produit ? », on obtient « Une liquéfaction, ou condensation liquide, de la vapeur d’eau » : L’eau passe de l’état gazeux à l’état liquide.
La limite qui révèle la maîtrise
Le cas « Pendant l’ébullition de l’eau pure à pression constante, la température continue-t-elle d’augmenter ? » conduit à « Elle reste constante pendant le changement d’état » : L’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent. Il permet aussi d’écarter l’erreur « Confondre vaporisation et disparition de matière ».
Cas corrigé sur « Changements d’état » : question, réponse et contrôle.
Pour « Changements d’état », ce cas reprend mot pour mot la première activité : ses données, sa réponse et sa preuve restent dans le même bloc vérifiable.
Question
Comment nomme-t-on le passage de l’état solide à l’état liquide ?
Réponse
La fusion.
Pourquoi cette réponse
La matière change d’état sans changer d’espèce chimique. Contrôle : Le changement inverse serait la solidification ; cette opposition confirme le nom fusion pour solide vers liquide. La vérification conserve donc le même énoncé — « Comment nomme-t-on le passage de l’état solide à l’état liquide ? » — jusqu’à la réponse « La fusion ».
Un cas voisin sur « Changements d’état ».
Ce cas applique « Changements d’état » dans une situation différente : produisez la réponse, justifiez-la, puis utilisez le contrôle indépendant.
À FAIRE SANS MODÈLEDans un récipient fermé, 80 g d'eau liquide gèlent. Donnez l'état initial, l'état final, le nom du changement et la masse finale.
Indice : À partir de « 80 g », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Afficher le corrigé
Le changement concerne l'état physique, pas l'espèce chimique. Dans un système fermé, aucune matière n'entre ni ne sort, donc la masse se conserve.
CONTRÔLE INDÉPENDANTFaire fondre ensuite toute la glace doit redonner 80 g d'eau liquide, ce qui constitue le contrôle inverse.
6 activités guidées sur « Changements d’état », après le cas autonome.
Dans « Changements d’état », les 6 activités ci-dessous passent de l’application à la justification, puis au transfert, afin de vérifier l’objectif « Relier fusion, solidification, vaporisation et condensation à des transferts d’énergie » ; chaque carte annonce séparément la tâche et le mode de correction. Avec le cas autonome consacré à « Changements d’état », la fiche totalise 7 activités corrigées.
Composition de la fiche « Changements d’état » : 4 cas à résoudre, 2 analyses guidées et 1 diagnostic d’erreur. Pour « Changements d’état », cette composition distingue la tâche demandée du mode de correction. Pour « Changements d’état », 1 activité ouverte utilise des critères de réussite plutôt qu’une réponse arbitrairement unique.
01CAS À RÉSOUDRE · APPLIQUER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLEComment nomme-t-on le passage de l’état solide à l’état liquide ?
Indice : À partir de « nomme-t-on », « passage », « l’état » et « solide », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 1 de « Changements d’état », définissez le système, les données et les unités avant de choisir une relation.
La matière change d’état sans changer d’espèce chimique.
Contrôle : Le changement inverse serait la solidification ; cette opposition confirme le nom fusion pour solide vers liquide.
Continuer avec l’activité suivante →02CAS À RÉSOUDRE · RAISONNER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLEDe la buée apparaît sur une vitre froide. Quel changement d’état se produit ?
Indice : À partir de « buée », « apparaît », « vitre » et « froide », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 2 de « Changements d’état », vérifiez les conditions du modèle avant de calculer ou de prévoir un effet.
L’eau passe de l’état gazeux à l’état liquide.
Continuer avec l’activité suivante →03CAS À RÉSOUDRE · APPROFONDIR · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEPendant l’ébullition de l’eau pure à pression constante, la température continue-t-elle d’augmenter ?
Indice : À partir de « pendant », « l’ébullition », « l’eau » et « pure », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 3 de « Changements d’état », confrontez le résultat à une unité, un ordre de grandeur, une mesure ou une observation.
L’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent.
Continuer avec l’activité suivante →04ANALYSE GUIDÉE · COMPARER · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEAnalysez séparément les cas 1 et 2 sur « Changements d’état » : donnez chaque réponse, relevez l’indice décisif et expliquez le point commun.
Indice : Cas 1 — Comment nomme-t-on le passage de l’état solide à l’état liquide ? Cas 2 — De la buée apparaît sur une vitre froide. Quel changement d’état se produit ? Pour comparer les deux cas de « Changements d’état », traitez les énoncés séparément : aucune donnée ne doit passer de l’un à l’autre.
Pour « Changements d’état », la comparaison est vérifiable parce que le premier cas repose sur « La matière change d’état sans changer d’espèce chimique » tandis que le second repose sur « L’eau passe de l’état gazeux à l’état liquide » ; les deux réponses ne partagent que la règle explicitement formulée.
Continuer avec l’activité suivante →05DIAGNOSTIC D’ERREUR · CORRIGER · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEPour le troisième cas ci-dessous, testez la démarche « Confondre vaporisation et disparition de matière ». Arrêtez-vous à la première contradiction avec l’énoncé, corrigez-la et vérifiez la suite.
Indice : À partir de « Confondre vaporisation et disparition de matière », séparez grandeurs, unités et observations, puis repérez le premier changement de modèle non justifié. Corrigez cette étape avant de vérifier la conclusion.
Indice : dans le troisième cas de « Changements d’état », conservez ce fait — L’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent — puis localisez la première décision qui le contredit.
Le diagnostic de « Changements d’état » réfute précisément « Confondre vaporisation et disparition de matière » en retrouvant « Elle reste constante pendant le changement d’état » à partir de l’indice « L’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent ».
Continuer avec l’activité suivante →06ANALYSE GUIDÉE · TRANSFÉRER · NIVEAU 3CRITÈRES DE RÉUSSITEVariez ce troisième cas : Pendant l’ébullition de l’eau pure à pression constante, la température continue-t-elle d’augmenter ? Choisissez une seule donnée à modifier, expliquez son effet sur la procédure et contrôlez la conclusion.
Indice : Point de départ — Pendant l’ébullition de l’eau pure à pression constante, la température continue-t-elle d’augmenter ? Pour « Changements d’état », conservez l’objectif et la règle de ce cas, puis isolez l’unique élément à modifier et le contrôle capable d’en mesurer l’effet.
Le contrôle reste lié à « Changements d’état » parce qu’il conserve l’objectif « Relier fusion, solidification, vaporisation et condensation à des transferts d’énergie. », reprend l’indice « L’énergie reçue sert au changement d’état tant que les deux phases coexistent. », isole un seul changement pour « Changements d’état » et se termine par un contrôle indépendant.
Faire le point sur la progression →Confondre vaporisation et disparition de matière.
Pour reprendre cette notion, localisez d’abord l’endroit exact où « fusion » n’est plus relié à la règle. Corrigez cette seule décision, expliquez-la avec « vaporisation », puis traitez une variante mobilisant « condensation » sans regarder le modèle.
« Changements d’état » : des exigences adaptées à chaque niveau.
Les repères ci-dessous montrent comment « Changements d’état » passe de la reconnaissance à l’application, à la justification puis au transfert selon le niveau.
6e
Dans « Changements d’état », observer, décrire et mesurer avec le vocabulaire adapté, puis distinguer la donnée de l’interprétation.
Voir le parcours 6e →5e
Dans « Changements d’état », représenter une relation simple, utiliser les unités correctes et confronter le résultat à l’observation.
Voir le parcours 5e →4e
Dans « Changements d’état », modéliser le système, calculer ou prévoir un effet et contrôler la cohérence des unités et de l’ordre de grandeur.
Voir le parcours 4e →3e
Dans « Changements d’état », combiner relations, mesures et modèle, expliciter les hypothèses et discuter la limite de la conclusion.
Voir le parcours 3e →