La matière est tout ce qui nous entoure et qui compose l’univers : elle occupe un volume et possède une masse. On distingue trois états physiques différents dans lesquels la matière peut se présenter : l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux.
I. L’état solide
Un corps à l’état solide possède une forme propre : il garde sa forme même lorsqu’on le déplace ou qu’on change de récipient. On distingue deux types de solides : les solides compacts, d’un seul bloc (une pierre, un livre, une table, un morceau de fer), et les solides divisés (ou non compacts), formés d’un grand nombre de petits grains (le sable, la farine, le sel, le sucre en poudre).
Un solide est très difficile à comprimer : son volume ne change pratiquement pas, même sous une forte pression.
II. L’état liquide
Un liquide n’a pas de forme propre : il prend la forme du récipient qui le contient. L’eau, le lait, l’huile ou encore le mercure sont des exemples de liquides.
Un liquide possède une surface libre plane et horizontale lorsqu’il est au repos dans un récipient ouvert. Il s’écoule et peut être versé d’un récipient à un autre : on dit que c’est un corps fluide. Comme le solide, un liquide est difficile à comprimer.
III. L’état gazeux
Un gaz n’a pas de forme propre et, contrairement au liquide, il n’a pas non plus de volume propre : il occupe tout le volume du récipient qui le contient, quelle que soit la quantité de gaz. L’air, le dioxygène, le dioxyde de carbone ou la vapeur d’eau sont des exemples de gaz.
Un gaz s’écoule comme un liquide : c’est donc lui aussi un corps fluide. À la différence du solide et du liquide, un gaz est facilement compressible : on peut réduire fortement son volume en le comprimant, comme dans une bouteille de gaz ou une pompe à vélo.
IV. Tableau comparatif des trois états
| Propriété | Solide | Liquide | Gazeux |
|---|---|---|---|
| Forme propre | Oui | Non (forme du récipient) | Non (forme du récipient) |
| Volume propre | Oui | Oui | Non (occupe tout le récipient) |
| Surface libre | — | Plane et horizontale | — |
| Écoulement | Non | Oui (corps fluide) | Oui (corps fluide) |
| Compressibilité | Très difficile | Très difficile | Facile |
V. Synthèse
La matière se présente sous trois états physiques : l’état solide, qui possède une forme propre et un volume propre ; l’état liquide, qui n’a pas de forme propre mais possède un volume propre et une surface libre plane et horizontale ; et l’état gazeux, qui n’a ni forme propre ni volume propre et occupe tout le récipient qui le contient. Les liquides et les gaz sont tous deux des corps fluides car ils s’écoulent, mais seul le gaz est facilement compressible.
Exercice d’application
Exercice 1. Classe les corps suivants selon leur état physique (solide, liquide ou gazeux) : le sel, le miel, une vitre, la vapeur d’eau, le sable, le dioxygène, un stylo, le lait.
Exercice 2. Parmi le sel et le sable d’une part, et une pierre d’autre part, lesquels sont des solides compacts et lesquels sont des solides divisés ? Justifie ta réponse.
Exercice 3. Explique pourquoi on peut verser de l’eau d’un verre à un autre, mais pas un morceau de bois.
Exercice 4. Un ballon de baudruche est gonflé avec de l’air. Le gaz occupe-t-il seulement une partie du ballon ou bien tout le volume disponible ? Justifie ta réponse.
Exercice 5. Vrai ou faux, en justifiant ta réponse : « Un liquide est facilement compressible, alors qu’un gaz est très difficile à comprimer. »
Corrigés
Corrigé 1. Solides : le sel, une vitre, le sable, un stylo. Liquides : le miel, le lait. Gazeux : la vapeur d’eau, le dioxygène.
Corrigé 2. La pierre est un solide compact (un seul bloc qui garde sa forme). Le sel et le sable sont des solides divisés (formés d’un grand nombre de petits grains).
Corrigé 3. L’eau est un liquide : elle n’a pas de forme propre, s’écoule et prend la forme du récipient qui la contient. Le bois est un solide compact : il a une forme propre et ne s’écoule pas, donc on ne peut pas le « verser ».
Corrigé 4. Le gaz occupe tout le volume disponible à l’intérieur du ballon, car un gaz n’a pas de volume propre : il se répartit toujours dans tout l’espace qui lui est offert.
Corrigé 5. Faux. C’est l’inverse : un liquide est très difficile à comprimer (son volume ne change presque pas), alors qu’un gaz est facilement compressible (son volume peut être fortement réduit).
