Modèle particulaire de la matière

Exemples du modèle particulaire de la matière

Il y a des exemples du modèle particulaire de la matière tout autour de nous. Comme nous avons discuté des changements d'état, examinons un exemple de changement d'état d'une matière pour t'aider à y voir plus clair.

Les principaux points du modèle particulaire de la matière

Il y a 5 points principaux que tu dois retenir à propos du modèle particulaire de la matière, car ils constituent la base de toute la théorie. Ils t'aideront également à répondre aux questions d'examen sur ce sujet.

1. Toute matière est constituée de particules. Peu importe qu'il s'agisse d'atomes, de molécules ou d'ions, tout est constitué d'une forme de particule.

2. Chaque particule est animée d'un mouvement, certes léger, mais même l'objet le plus froid de l'univers contient des particules qui vibrent légèrement. Les particules ne peuvent pas rester immobiles !

3. Toutes les particules d'une même substance sont identiques.

4. La température est le principal facteur qui influe sur la vitesse de déplacement d'une particule. Si tu augmentes la température d'un objet, les particules qu'il contient se déplaceront plus rapidement. De même, si tu diminues la température, ces particules ralentiront, mais elles ne s'arrêteront jamais complètement de bouger.

5. Dans les gaz, il y a souvent des espaces énormes entre les particules, car elles se déplacent à une vitesse tellement élevée qu'elles sont capables de surmonter les forces d'attraction entre les particules. C'est différent des solides et des liquides, car ils n'ont pas assez d'énergie pour briser les liens qui maintiennent les particules ensemble.

Le modèle des particules et la pression

Nous savons ce qu'est le modèle particulaire de la matière, mais tu dois aussi être capable de parler plus en détail de la façon dont les gaz sont traités dans ce modèle. L'idée de pression est un sous-produit de l'étude des gaz dans le cadre du modèle des particules, et nous allons également y jeter un coup d'œil.

Mouvement des particules dans les gaz

Les particules des gaz se déplacent constamment, ce qui signifie qu'elles peuvent finir par exercer une certaine pression sur les parois de leur contenant. La pression est exercée par le gaz lorsque les particules entrent en collision avec quelque chose, soit entre elles, soit avec les limites du récipient dans lequel le gaz est maintenu. Par conséquent, le volume d'un récipient peut jouer un rôle dans la quantité de pression exercée par un gaz, car un petit volume entraînera plus de collisions qu'un grand volume pour un gaz ayant la même quantité de particules. En d'autres termes, si tu changes la température d'un gaz maintenu à volume constant, la pression exercée est la valeur qui changera.

La pression dans les gaz

Contrairement aux solides, qui ne peuvent être comprimés que dans une faible mesure, les gaz peuvent être comprimés massivement, en occupant beaucoup moins d'espace qu'ils n'en auraient besoin. La poussée vers l'extérieur exercée par un gaz dans un récipient s'appelle la pression, qui est une force extérieure exercée sur les parois d'un récipient contenant un gaz.

Pour une masse fixe de gaz maintenue à une température constante, la relation entre la pression et le volume peut être exprimée à l'aide de l'équation ci-dessous :

$pV=k$

ou en mots

$\text{pressure × volume = constant}$

Chacune des valeurs et leurs unités sont décrites ci-dessous :

• p est la pression, mesurée en pascals (Pa)
• V est le volume, mesuré en mètres cubes (^m3)
• k est une valeur constante

L'expérience pour le modèle particulaire de la matière

Alors que nous utilisons souvent des expériences pour prouver une théorie ou fournir des preuves à l'appui d'une théorie, l'expérience concernant le modèle particulaire de la matière n'a pas le même objectif. Cette expérience n'est en fait que quelque chose que nous pouvons voir et qui peut être expliqué par le modèle des particules de la matière. Elle ne fournit aucune sorte de preuve pour ou contre le modèle de particules de la matière lui-même.

Cette pratique explore la densité des matériaux. Le calcul de la densité de ces matériaux nécessite une équation, qui est la valeur de la masse divisée par le volume.

$\rho =\frac{m}{V}$

$\text{Density =}\frac{\text{Mass}}{\text{Volume}}$

Où$\rho$est la densité en kilogrammes par mètre cube$(\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3)$,$m$est la masse en kilogrammes$\left(\mathrm{kg}\right)$et$V$est le volume en mètres cubes$\left({\mathrm{m}}^3\right)$.

N'oublie pas que lorsque tu réaliseras cette expérience, tu devras enregistrer toutes tes masses avec précision. Assure-toi de mesurer et d'observer la masse et le volume de chaque objet et veille à utiliser le bon appareil pour mesurer l'objet, en fonction de sa forme irrégulière. Il existe trois façons différentes de mesurer la densité, en fonction des trois types d'objets différents, que nous allons passer en revue maintenant.

Solides réguliers

1. Mesure les dimensions du solide. Si la forme est un parallélépipède, les mesures que tu dois calculer sont la longueur, la largeur et la hauteur. Tu dois mesurer chacune de ces longueurs plusieurs fois, et si elles varient, tu dois calculer la moyenne de chaque longueur. Une fois que tu as ces valeurs, tu peux calculer le volume.

2. Une fois que tu as terminé, mesure la masse de ton objet.

3. Tu devrais maintenant avoir les bonnes valeurs pour calculer la densité.

4. Si tu sais de quel matériau est fait ton objet, tu peux rechercher sa densité réelle et comparer ces deux valeurs.

Solides irréguliers

1. La première chose à faire est de t'assurer que l'objet que tu as choisi peut entrer dans un cylindre de mesure.

2. Mesure et enregistre la masse de l'objet à l'aide d'une balance.

3. Ajoute suffisamment d'eau dans l'éprouvette graduée pour que l'objet puisse être recouvert. Mesure le volume de l'eau avant de placer l'objet dans le cylindre.

4. Place l'objet dans l'éprouvette graduée et mesure le nouveau volume d'eau dans l'éprouvette.

5. Tu devrais maintenant pouvoir calculer le volume de l'objet en soustrayant le deuxième volume d'eau du premier volume d'eau.

6. Maintenant que tu as ces valeurs, tu peux calculer la densité du solide irrégulier.

Les liquides

1. Assure-toi d'utiliser le bon appareil de mesure pour tout mesurer avec un degré raisonnable de précision.

2. Mesure la masse d'un cylindre de mesure vide. Tu devras la soustraire de la masse totale plus tard.

3. Retire l'éprouvette graduée de la balance et verse 20 millilitres du liquide dont tu veux calculer la densité dans l'éprouvette.

4. Mesure la nouvelle masse de l'éprouvette graduée, y compris le liquide qu'elle contient.

5. Ajoute encore 20 millilitres et mesure à nouveau. Répète l'opération en ajoutant encore 20 millilitres. Tu disposes maintenant de trois mesures pour calculer la densité du liquide.

6. Utilise chaque série de résultats pour calculer la valeur de la densité du liquide que tu as choisi. Rappelle-toi que la valeur de la densité peut être calculée en utilisant la masse et le volume que tu as calculés après chaque ajout de liquide.

Changements d'état

Un autre facteur important du modèle particulaire de la matière est le fait que les substances peuvent passer d'un état à un autre. Lorsqu'une substance passe d'un état à un autre, la quantité d'énergie stockée par la substance change. C'est la seule valeur qui change ! Un changement d'état est un changement purement physique, ce qui signifie que la masse totale de la substance reste la même. Cela signifie également que le changement d'état est réversible, c'est-à-dire qu'une substance peut passer d'un état liquide à un état solide, puis redevenir liquide.

Jette un coup d'œil au diagramme ci-dessous, qui te montrera les différents changements d'état qui peuvent avoir lieu.

Diagramme illustrant les différents changements d'état entre les solides, les liquides et les gaz. Pour les changements d'état se produisant vers la droite, il faut ajouter de l'énergie, mais pour les changements d'état se produisant vers la gauche, il faut enlever de l'énergie, StudySmarter Originals

Comme tu peux le voir dans le diagramme, cinq changements d'état différents peuvent se produire entre les solides, les liquides et les gaz.

• Fusion - Lorsqu'un solide se transforme en liquide
• Ébullition - Lorsqu'un liquide se transforme en gaz
• Condensation - Lorsqu'un gaz se transforme en liquide
• Congélation - Lorsqu'un liquide se transforme en solide.
• Sublimation - Lorsqu'un solide se transforme directement en gaz, sans devenir liquide.

Énergie interne et transferts d'énergie

Lorsque nous parlons d'un système contenant de l'énergie, nous parlons généralement de la quantité d'énergie cinétique et d'énergie potentielle stockée par les particules. Un transfert d'énergie se produit à chaque fois que le système change. Par exemple, l'ébullition de l'eau est un exemple de transfert d'énergie. Nous allons faire un rapide tour d'horizon de l'énergie interne et des transferts d'énergie, mais n'oublie pas de lire l'article consacré à l'énergie interne, qui va beaucoup plus loin dans les détails.

L'énergie interne

L'énergie interne de tout système est la quantité d'énergie qui y est stockée. Dans le cas des substances, cette énergie est la somme totale de toutes les énergies cinétiques et potentielles de chaque particule de la substance. En d'autres termes, on peut dire que l'énergie interne d'une substance est l'énergie totale qui compose le système.

Transferts d'énergie

Lorsqu'une substance est chauffée, la quantité totale d'énergie qu'elle contient augmente, ce qui a pour effet d'augmenter la quantité d'énergie stockée par les particules qui composent le système. La température de la substance augmente alors jusqu'à un certain point, après quoi un changement d'état se produit. Il y a deux sous-thèmes dans l'énergie interne que nous devons discuter, le concept de capacité thermique spécifique et l'idée de chaleur latente spécifique.

Capacité thermique spécifique

La capacité thermique spécifique d'une substance est la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter d'un degré Celsius la masse d'un kilogramme de cette substance. Pour calculer la capacité thermique spécifique d'une substance, nous devons utiliser une équation ! Regarde ci-dessous à quoi elle ressemble.

$∆E=mc∆\theta$

$\text{Change in thermal energy = mass × specific heat capacity × temperature change}$

Chaque partie de l'équation est expliquée ci-dessous :

• $∆E$est la variation de l'énergie thermique, mesurée en joules$\left(\mathrm{J}\right)$
• $m$est la masse, mesurée en kilogrammes$\left(\mathrm{kg}\right)$
• $c$est la capacité thermique spécifique de la substance donnée, mesurée en joules par kilogramme par degré Celsius$(J/kg°C)$
• $∆\theta$est le changement de température, mesuré en degrés Celsius.$(°C)$

Changement d'état et chaleur latente spécifique

Lorsqu'une substance change d'état, il est extrêmement probable qu'elle soit chauffée ou refroidie. Nous savons donc qu'un changement d'état s'accompagne d'un changement d'énergie. L'énergie nécessaire pour qu'une substance change d'état est appelée chaleur latente. Lorsqu'une substance change d'état, sa température ne change pas, mais la quantité d'énergie interne stockée change.

Tu trouveras une équation pour la chaleur latente spécifique sur ta feuille d'équations, mais passons-la également en revue ici.

$E=mL$

$\text{Energy for a change of state = Mass × Specific latent heat}$

Où chaque valeur signifie ce qui suit :

• E est l'énergie nécessaire pour qu'un changement d'état se produise, ou simplement l'énergie, qui est mesurée en joules (J).
• m est la masse de la substance et se mesure en kilogrammes (kg)
• L est la chaleur latente spécifique de la substance. La chaleur latente spécifique est mesurée en joules par kilogramme (J/kg).

Le sujet de la chaleur latente spécifique est beaucoup plus vaste que ce que nous pouvons examiner dans ce bref aperçu, alors dirige-toi vers l'article consacré à la chaleur latente spécifique.

L'importance du modèle particulaire de la matière

Nous devons comprendre le modèle particulaire de la matière parce qu'il constitue la base de notre compréhension du monde physique qui nous entoure. Premièrement, il fournit une explication raisonnable du comportement de la matière et deuxièmement, il explique que les particules de matière sont toujours en mouvement, qu'il s'agisse d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz. Ce qui définit chacun de ces états, c'est la vitesse et la taille des vibrations qui s'y produisent.

Nous pensons que la matière elle-même est immobile parce que nous ne voyons pas les particules d'un solide vibrer les unes contre les autres, et nous ne voyons pas les particules d'un gaz voler devant nous, ou entrer et sortir de nos poumons lorsque nous respirons. Elle peut également être utilisée pour expliquer ce qui se passe lors d'un changement d'état.