Classe de cinquième L’eau dans notre environnement Chap. 3

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MASSES ET VOLUMES

Objectifs : - Connaître l’unité de mesure de la masse, ses sous-multiples et ses multiples

- Connaître l’unité de mesure du volume (multiples et sous-multiples) - Connaître la masse d’un litre d’eau - Savoir mesurer des volumes avec une éprouvette - Savoir mesurer une masse avec une balance électronique (tare)

I) LES MESURES EN PHYSIQUE CHIME

a) la grandeur physique

Une grandeur physique est quelque chose que l’on peut mesurer : Exemple : la longueur, le volume, la masse, la température

En sciences il existe de nombreuses grandeurs qui permettent de mesurer, de « quantifier », les caractéristiques de la matière (volume, masse) mais aussi de l'espace (longueur, largeur, périmètre, …) ou du temps. Les grandeurs que nous utiliserons dans ce chapitre sont : La masse et le volume.

b) les unités des grandeurs physiques

A chaque grandeur est associée une (ou plusieurs) unité(s). Et la mesure de cette grandeur s'effectue avec un appareil de mesure. Complétons le tableau avec les grandeurs les plus courantes utilisées en chimie :

Grandeur Symbole Unité de la mesure

Symbole de l’unité

Appareil de mesure

Longueur

Surface

Volume

Temps

Masse

Température

De plus il existe pour chaque unité un système de multiples et de sous multiples. Toutes les unités suivent le même schéma : le tableau des multiples et sous multiples

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Kilo….. Hecto…. Déca…. UNITE Déci…. Centi…. Milli…..

c) Conversion

Il s’agit de passer d’un multiples à l’autre : par exemple : convertir 7028,45 m en kilomètre On passe de l’unité mètre au multiple kilomètre. Pour réussir les conversions, il faut s’aider du tableau des multiples et sous multiples :

Kilo….. Hecto…. Déca…. UNITE Déci…. Centi…. Milli…..

1. écrire l’unité de la grandeur dans toutes les cases du tableau

Kilomètre Hectomètre Décamètre METRE Décimètre Centimètre Millimètre

2. écrire le chiffre à convertir dans le tableau EN METTANT SON UNITE dans la case de

l’unité de la grandeur. L’unité (des mathématiciens) du nombre 7028,45 est le chiffre : 8. Je place donc le 8 dans la case de l’unité (des physiciens) :

Kilomètre Hectomètre Décamètre METRE Décimètre Centimètre Millimètre

7 0 2 8, 4 5

Attention : on place la virgule à coté de l’unité, comme dans le nombre.

3. on décale cette virgule jusqu’au multiple ou sous multiple demandé. Ici on nous demande de convertir en kilomètre.

Kilomètre Hectomètre Décamètre METRE Décimètre Centimètre Millimètre

7, 0 2 8 4 5

4. on conclut 7028,45 m = 7,02845 km. Exercice : exprimer 7028,45 m en décamètre, en hectomètre, en décimètre et en millimètre. Exercice de conversion : 1g= .......... cg 1,31 hg = ….…….. dg 67 dg = ………… g 780 mg = ………. g

II) La masse

a) Mesurer une masse

On mesure la masse d’un objet avec une balance. En sciences on utilise des balances électroniques.

Multiples Sous multiples

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TP mesure de masse. Pour mesurer la masse de l’objet, il ne faut pas tenir compte du récipient qui le contient. Pour cela, on pose le récipient vide sur la balance puis on fait la tare. Ainsi la balance marque zéro avec le récipient. Il ne reste plus qu’à poser l’objet à peser dedans.

Allumer la balance Poser le récipient, la balance indique la masse du récipient

Tarer la balance, elle indique zéro. La masse du récipient a été prise en compte.

Verser l’objet dans le récipient, ici de l’eau. La masse indiquée est celle de l’eau.

b) ce qu’il faut retenir

Une masse se mesure avec une balance, dont il faut savoir faire la tare. L’unité de mesure de la masse est le gramme dont le symbole est g. Le symbole de la masse est : m. La masse d’1 L d’eau pèse 1 kilogramme.

III) Le volume

Définition : le volume est la place qu’occupe un objet. Un volume se mesure en litre. Mais l’unité officielle est le mètre cube, noté : m 3 .

a) mesurer un volume

DEMI mesure de volumes.

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b) ce qu’il faut retenir, cas d’un liquide

Pour mesurer le volume occupé par un liquide, on utilise une éprouvette. Il faut commencer par comprendre la valeur d’une division, Cette valeur correspond au volume compris entre deux petits traits qui se suivent. Trouver la valeur d’une division sur une éprouvette.

1. trouver la valeur de la première graduation : Ici la valeur de la première graduation est : 10 mL 2. compter le nombre de trait divisant cette première graduation Ici la graduation est divisée en 5 morceaux

3. on divise la valeur trouvée en 1. (10 mL) par le nombre de traits trouver en 2. (5) : Ici, 10 ÷ 5 = 2. Chaque petit trait correspond à 2 mL Exercice : vérifie si les valeurs données sont justes

• n°1 : 120 mL

• n°2 : 22 mL

• n°3 : 45 mL

• n°4 : ………… mL

Pour lire correctement la graduation, il faut placer son oeil EN FACE de la surface du liquide que l’on nomme ménisque.

20

40

60

80

100

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c) Ce qu’il faut retenir, cas d’un solide

Pour mesurer le volume d’un solide (divisé ou non), on le plonge dans une éprouvette On relève le volume de l’eau avant d’introduire le solide, puis on relève le volume de l’eau après avoir introduit le solide. On fait une soustraction entre les deux valeurs, le résultat donne le volume du solide. Exemple :

20

40

60

80

100

Différence entre les deux : 120 – 66 = 54, le solide à un volume de 54 mL.

IV) Relation entre la masse et le volume

a) première approche

DEMI carambar : Conclusion : Considérons un morceau de pâte à modeler, son volume reste constant quel que soit la forme qu’il peut prendre. Ainsi, pour une même masse un objet a un volume constant. Ce volume n’augmentera QUE si l’on rajoute de la matière et donc de la masse. Si on enlève de la matière, le volume diminuera. Il y a une relation de proportionnalité entre la masse et le volume, cela veut dire que si l’on trace le graphique du volume en fonction de la masse, alors on obtient une droite.

20

40

60

80

100

V(avant) = 66 mL V(après) = 120 mL

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b) application au cas de l’eau liquide

Nous avons procédé aux mesures du volume d’eau liquide pour différentes masses :

Volume d’eau liquide en litre 1 l 2 l 4 l 7 l

Masse d’eau liquide en kilogramme

1 kg 2 kg 4 kg 7 kg

Tracer le graphique de la masse de l’eau liquide en fonction de son volume.

masse en fonction du volume

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6

volume

mas

se

On obtient bien une droite. Il existe bien une relation de proportionnalité entre la masse et le volume d’eau liquide.