Chimie pour les Non-Majors
Objectifs d’apprentissage
- Définissez la propriété physique.
- Liste et décrit les propriétés physiques de la matière.
Pourquoi les normes des voitures de traînée sont-elles constamment renforcées?
Les courses de dragsters sont un sport très compétitif (et coûteux). Il existe une variété de classes de véhicules, allant des classes de stock (en fonction du poids de la voiture, de la taille du moteur et du degré de modification du moteur) jusqu’à la classe de carburant supérieure avec des poids de plus de deux mille livres et capable de vitesses de pointe bien supérieures à 300 miles par heure à la fin du quart de mille. Les normes pour chaque classe sont bien définies et des contrôles fréquents des dimensions et des composants du moteur sont effectués pour s’assurer que les règles sont respectées.
Une propriété physique est une caractéristique d’une substance qui peut être observée ou mesurée sans changer l’identité de la substance. L’argent est un métal brillant qui conduit très bien l’électricité. Il peut être moulé en feuilles minces, une propriété appelée malléabilité. Le sel est terne et cassant et conduit l’électricité lorsqu’il a été dissous dans l’eau, ce qu’il fait assez facilement. Les propriétés physiques de la matière comprennent la couleur, la dureté, la malléabilité, la solubilité, la conductivité électrique, la densité, les points de congélation, les points de fusion et les points d’ébullition.
Le point de congélation est la température à laquelle un liquide se transforme en solide. Le point de fusion est la température à laquelle un solide est converti en liquide. Le point de fusion et le point de congélation se produisent donc à la même température car le changement d’état implique les deux mêmes états (liquide-solide; solide-liquide). C’est la température à laquelle un solide se transforme en liquide ou un liquide se transforme en solide. L’évaporation se produit lorsque l’eau est perdue d’une substance. Lorsque des vêtements mouillés sont suspendus sur une corde à linge par une journée ensoleillée et qu’après quelques heures, les vêtements sont secs, l’eau s’est évaporée de la surface des vêtements. La chaleur est éliminée lorsque des molécules d’eau plus chaudes quittent le liquide. L’eau liquide restante se refroidit au fur et à mesure que la chaleur sort, un phénomène connu sous le nom de refroidissement par évaporation. À mesure que la température de l’eau augmente, les molécules gagnent de l’énergie et se déplacent de plus en plus vite jusqu’à ce qu’elles aient suffisamment d’énergie pour surmonter les forces d’attraction entre les molécules et devenir un gaz. La température à laquelle les molécules d’un liquide deviennent gaz est le point d’ébullition.Avez-vous déjà mis un couvercle de pot en verre transparent sur une casserole d’eau bouillante et l’avez-vous éteint? Au début, les molécules de gaz frappent le couvercle et retombent dans le pot ou s’accumulent sur le couvercle du pot. Éloignez-vous du pot et après un certain temps, lorsque vous y reviendrez, vous remarquerez qu’il y a des gouttelettes d’eau qui se sont formées sur le couvercle du pot. Au fur et à mesure que la température de l’eau baissait, les molécules perdaient de l’énergie et certaines encore sur le couvercle se transformaient en liquide. Les gouttelettes d’eau se sont formées en raison de la condensation. La condensation se produit lorsque la vapeur d’eau est reconvertie en liquide.
La sublimation se produit lorsqu’un solide est converti directement en gaz. Un exemple de sublimation est la glace carbonique. Il sublime à -78oC et produit un gaz ou une vapeur. Le dépôt se produit lorsqu’un gaz est converti directement en solide. Un exemple de dépôt se produit lorsque vous passez des aliments surgelés sous de l’eau froide. L’eau gèle immédiatement à la surface de la nourriture.
Figure 1. Crayon.
Pour les éléments, la couleur ne varie pas beaucoup d’un élément à l’autre. La grande majorité des éléments sont incolores, argentés ou gris. Certains éléments ont des couleurs distinctives: le soufre et le chlore sont jaunes, le cuivre est (bien sûr) de couleur cuivre et le brome élémentaire est rouge.
La densité peut être un paramètre très utile pour identifier un élément. Parmi les matériaux qui existent sous forme de solides à température ambiante, l’iode a une densité très faible par rapport au zinc, au chrome et à l’étain. L’or a une densité très élevée, tout comme le platine.
Figure 2. Bague en diamant.
La dureté permet de déterminer comment un élément (en particulier un métal) peut être utilisé. De nombreux éléments sont assez mous (argent et or, par exemple) tandis que d’autres (comme le titane, le tungstène et le chrome) sont beaucoup plus durs. Le carbone est un exemple intéressant de dureté. Dans le graphite (le ”plomb » que l’on trouve dans les crayons), le carbone est très doux, tandis que le carbone dans un diamant est environ sept fois plus dur.
Les points de fusion et d’ébullition sont des identificateurs quelque peu uniques, en particulier des composés. En plus de donner une idée de l’identité du composé, des informations importantes peuvent être obtenues sur la pureté du matériau.
Résumé
- Une propriété physique est une caractéristique d’une substance qui peut être observée ou mesurée sans changer l’identité de la substance.
- Les propriétés physiques comprennent la couleur, la densité, la dureté et les points de fusion et d’ébullition.
Pratique
Utilisez le lien ci-dessous pour répondre aux questions suivantes:
- Qu’est-ce que la conductivité thermique?
- Donnez un exemple de malléabilité.
- Définit la ductilité.
Avis
- Qu’est-ce qu’une propriété physique ?
- De quelle couleur sont la plupart des métaux?
- Le titane est-il plus dur ou plus doux que l’or?
Glossaire
- point d’ébullition : La température qui fait bouillir le liquide.
- densité : La concentration d’une substance. Augmente à mesure que sa température diminue.
- dureté: Aide à déterminer comment un élément (en particulier un métal) peut être utilisé.
- point de fusion: La température qui provoque la fusion des solides. Identique au point de congélation.
- point de congélation : Température à laquelle les liquides deviennent solides. Identique au point de fusion.
- évaporation : La perte d’eau d’une substance.
- condensation: La conversion de la vapeur d’eau en liquide.
- sublimation : Lorsqu’un solide est converti directement en gaz.
- dépôt : Lorsqu’un gaz est converti directement en solide.
- propriété physique : Caractéristique d’une substance qui peut être observée ou mesurée sans changer l’identité de la substance.
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