Identifier des Substances par leur Densité
Comprendre comment Identifier des Substances par leur Densité
Lors d’un atelier en classe de sciences, les élèves ont pour mission de déterminer la densité de différents liquides pour identifier une substance mystérieuse. Les élèves disposent de plusieurs échantillons liquides et d’une balance pour peser chaque échantillon ainsi que d’une éprouvette graduée pour mesurer leur volume.
Données fournies :
- Masse de l’échantillon d’eau : 250 g
- Volume de l’échantillon d’eau : 250 mL
- Masse de l’échantillon d’huile : 180 g
- Volume de l’échantillon d’huile : 200 mL
- Masse de la substance mystérieuse : 300 g
- Volume de la substance mystérieuse : 240 mL
Questions :
1. Calcule la densité de chaque liquide.
2. Compare la densité de chaque liquide.
Quel liquide a la plus grande densité ? Quel liquide a la plus petite densité ?
3. En utilisant les valeurs de densité obtenues, essaie de deviner de quel liquide il pourrait s’agir pour la substance mystérieuse.
Voici quelques indices sur la densité de certains liquides :
- L’eau a une densité d’environ 1 g/mL.
- L’huile a une densité inférieure à celle de l’eau.
- Le sirop de maïs a une densité d’environ 1.3 g/mL.
Correction : Identifier des Substances par leur Densité
1. Calcul des densités de chaque liquide
a) Densité de l’eau :
La densité, notée \(\mathit{d}\), d’un liquide se calcule grâce à la formule suivante :
\[d = \frac{m}{V}\]
où
- \(m\) : Masse \(\mathit{m_{eau}} = 250\) g
- \(V\) : volume \(\mathit{V_{eau}} = 250\) mL
Calcul :
\[d_{eau} = \frac{250~\text{g}}{250~\text{mL}}\]
\[d_{eau} = 1~\text{g/mL}\]
Résultat :
La division de la masse par le volume donne exactement 1 g/mL.
b) Densité de l’Huile
Données :
- Masse \(\mathit{m_{huile}} = 180\) g
- Volume \(\mathit{V_{huile}} = 200\) mL
Calcul :
\[d_{huile} = \frac{180~\text{g}}{200~\text{mL}}\]
Pour simplifier sans perdre de détails, on effectue la division :
\[d_{huile} = 0.9~\text{g/mL}\]
Résultat :
La division donne 0.9 g/mL, confirmant que l’huile a une densité inférieure à celle de l’eau.
c) Densité de la Substance Mystérieuse
Données :
- Masse \(\mathit{m_{mystère}} = 300\) g
- Volume \(\mathit{V_{mystère}} = 240\) mL
Calcul :
\[d_{mystère} = \frac{300~\text{g}}{240~\text{mL}}\]
\[d_{mystère} = 1.25~\text{g/mL}\]
Résultat :
Le quotient de 300 par 240 donne une densité de 1.25 g/mL, indiquant que cette substance est plus dense que l’eau et l’huile.
2. Comparaison des Densités
Les densités obtenues sont les suivantes :
- Eau : \(d_{\text{eau}} = 1 g/mL\)
- Huile : \(\mathit{d_{huile}} = 0.9 g/mL\)
- Substance Mystérieuse : \(\mathit{d_{mystère}} = 1.25 g/mL\)
Comparaison détaillée :
Le liquide ayant la plus grande densité est la substance mystérieuse (1.25 g/mL). Le liquide ayant la plus petite densité est l’huile (0.9 g/mL).
Explication :
Une densité plus élevée signifie qu’une même unité de volume contient une masse supérieure. La substance mystérieuse est donc la plus dense.
3. Identification de la substance mystérieuse
L’eau a une densité d’environ 1 g/mL. L’huile a une densité inférieure à 1 g/mL. Le sirop de maïs a une densité d’environ 1.3 g/mL.
Analyse :
La substance mystérieuse a une densité de 1.25 g/mL, supérieure à celle de l’eau et de l’huile. Cette densité se rapproche de celle du sirop de maïs (environ 1.3 g/mL).
Conclusion :
La substance mystérieuse pourrait être du sirop de maïs.
Identifier des Substances par leur Densité
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