Masse et volume pendant un changement d'état

Quand l'eau change d'état, deux grandeurs se comportent très différemment : la masse et le volume. Confondre les deux est l'erreur la plus fréquente du chapitre.

La masse ne change jamais

Un changement d'état ne détruit ni ne crée de matière : les molécules qui étaient là avant sont toujours là après, seulement réarrangées. Si tu fais fondre 100 g de glace dans un récipient fermé, tu obtiens exactement 100 g d'eau liquide. C'est un cas particulier de la conservation de la masse.

Le volume, lui, varie

Le volume dépend de la façon dont les molécules sont serrées, donc il change presque toujours d'un état à l'autre :

Transformation	Effet sur le volume (cas général)
Solide -> liquide	volume qui varie peu (souvent une légère diminution)
Liquide -> gaz	volume qui augmente énormément (des centaines de fois)

Le cas à part de l'eau

L'eau est une exception célèbre : contrairement à la plupart des substances, son volume augmente quand elle gèle. C'est pourquoi la glace flotte sur l'eau liquide, une bouteille pleine d'eau peut faire éclater son bouchon au congélateur, et les canalisations gèlent en hiver.

L'erreur à éviter

« La glace flotte, donc elle pèse moins que l'eau liquide. » C'est un raccourci trompeur. La glace flotte parce qu'à masse égale, elle occupe plus de volume que l'eau liquide : sa densité est plus faible. La masse d'un glaçon ne change pas quand il fond — verse l'eau qu'il produit dans un verre, elle pèsera exactement le même poids que le glaçon de départ, alors que son volume, lui, aura légèrement diminué.