Solide, liquide ou gaz ?

En une phrase

La matière se présente de trois façons : solide comme un glaçon (il garde sa forme), liquide comme l'eau (elle prend la forme du récipient mais garde son volume) ou gaz comme l'air (il n'a ni forme ni volume propre et remplit tout l'espace qu'on lui laisse).

Comprendre

Une même matière peut exister sous trois formes appelées états physiques : l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Pour reconnaître un état, on se pose deux questions : la matière a-t-elle une forme propre ? a-t-elle un volume propre ? Un solide, comme un glaçon, un caillou ou un morceau de roche, a une forme propre (il garde sa forme même si on le change de récipient) et un volume propre ; on ne peut presque pas le comprimer.

Un liquide, comme l'eau ou l'huile, n'a pas de forme propre : il épouse la forme du récipient qui le contient et sa surface libre reste horizontale au repos ; mais il a un volume propre (20 cL d'eau restent 20 cL, dans un verre fin comme dans un bol large) et il est lui aussi incompressible. Un gaz, comme l'air ou la vapeur d'eau, n'a ni forme propre ni volume propre : il occupe tout le volume du récipient qui le contient et on peut le comprimer. La même substance illustre les trois états : la glace est de l'eau solide, l'eau du robinet est de l'eau liquide, la vapeur d'eau est de l'eau gazeuse.

C'est toujours de l'eau, mais dans trois états différents. Reconnaître l'état d'un échantillon est un réflexe de base de physique-chimie.

Le cours

La matière se présente sous trois états physiques : l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Pour identifier l'état d'un échantillon, on observe deux propriétés : possède-t-il une forme propre ? possède-t-il un volume propre ? Un solide a une forme propre et un volume propre : il conserve sa forme quel que soit le récipient (un glaçon, une bille, un morceau de bois) et il est incompressible.

Un liquide a un volume propre mais pas de forme propre : il épouse la forme du récipient et sa surface libre est horizontale et plane au repos ; un même volume d'eau reste le même qu'on le verse dans un verre étroit ou dans un saladier, et il est lui aussi incompressible. Un gaz n'a ni forme propre ni volume propre : il occupe tout le volume du récipient qui le contient, il est compressible et expansible (l'air d'une seringue bouchée se comprime quand on pousse le piston). Une même substance peut exister dans les trois états : l'eau solide est la glace, l'eau liquide est l'eau du robinet, l'eau gazeuse est la vapeur d'eau ; la matière reste la même, seul son état change.

On retrouve ces trois états partout : une roche (solide), l'huile (liquide), l'air (gaz). Savoir nommer et décrire les trois états est indispensable pour aborder ensuite les changements d'état.

Les erreurs fréquentes

Un liquide n'a pas de volume propre puisqu'il change de forme selon le récipient.

Un liquide n'a pas de forme propre (il épouse le récipient), mais il a bien un volume propre : le volume reste le même quel que soit le récipient.

Un gaz comme l'air ne pèse rien et n'occupe pas de place.

Un gaz est de la matière : il a une masse et occupe tout le volume du récipient qui le contient ; il est simplement peu dense et souvent invisible.

Tu maîtrises la notion si…

• Nommer les trois états physiques de la matière : solide, liquide et gaz.
• Décrire chaque état par sa forme (propre ou non) et son volume (propre ou non), et préciser lesquels sont compressibles.
• Donner un exemple courant de chaque état, y compris les trois états d'une même substance (glace, eau liquide, vapeur d'eau).

Vérifie que tu as compris

1. Quel état de la matière possède à la fois une forme propre et un volume propre ?

   Réponse Le solide

   Le solide garde sa forme et son volume quel que soit le récipient ; le liquide garde son volume mais pas sa forme, et le gaz ni l'un ni l'autre.

2. On pousse le piston d'une seringue bouchée : le contenu se comprime facilement. Que contient-elle ?

   Réponse Un gaz

   Seuls les gaz sont compressibles : liquides et solides ont un volume propre et sont pratiquement incompressibles.

3. On verse 20 cL d'eau d'un verre étroit dans un large saladier. Que devient le volume de l'eau ?

   Réponse Il reste 20 cL : un liquide a un volume propre

   Un liquide épouse la forme du récipient (il n'a pas de forme propre) mais garde son volume : 20 cL restent 20 cL, dans un verre fin comme dans un large saladier. C'est ce qu'on appelle un volume propre.