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Liquide,
solide, gazeuse : l’eau dans tous ses états
L’eau peut se trouver sous trois états : liquide,
solide et gazeux. Seul l’état gazeux correspond exactement
à la formule classique de la molécule d’eau
H2O. C’est à l’état liquide et solide
que l’eau montre ses propriétés les plus remarquables.
La principale propriété
chimique de l’eau est de dissoudre d’autres éléments.
Il suffit de voir ce qui arrive lorsque l’on plonge du sucre,
du sel, de la craie, de la farine ou du café dans l’eau.
De ce fait, elle peut attaquer les parois d’un récipient
qui la contient, même s'il lui faut du temps pour cela, ronger
patiemment les roches les plus dures et creuser des ravins. Elle
peut aussi dissoudre des gaz présents dans l’air comme
le gaz carbonique ou l’oxygène. Cela explique pourquoi
l’eau à l’état naturel n’est jamais
vraiment pure : elle contient toujours autre chose, en plus de l’oxygène
et de l’hydrogène.
De plus, par les sels minéraux qu'elle contient, l’eau
joue un rôle très important dans toutes les réactions
chimiques qui font intervenir l’électricité
ou des matières chargées électriquement.
Les propriétés physiques
de l’eau sont nombreuses :
L’eau ne peut pas se comprimer, ni diminuer de volume, même
si on lui fait subir une pression forte. C’est le principe
de Pascal.
Si l’on enfonce un objet dans l’eau, on remarque que
l’eau le repousse vers le haut : c’est le principe
d’Archimède. On peut s’en rendre compte
en mettant une dizaine de cailloux dans un sac plastique. Pour le
soulever, il faut produire un certain effort. Ensuite, on plonge
le même sac dans un seau d’eau. On se rend compte que
l’effort pour soulever ces cailloux dans l’eau est beaucoup
moins grand qu’à l’air libre.
L’eau augmente de volume quand
elle se transforme en glace. L’eau est la seule substance
capable d’accomplir un tel phénomène. Il suffit
de remplir d’eau une bouteille en plastique et de la mettre
au congélateur. Au bout de quelques heures, l’eau transformée
en glace fait éclater la bouteille. Les forces liées
à la congélation sont suffisamment importantes pour
faire éclater des récipients très solides.
Cela explique aussi que la glace est plus légère que
l’eau. On peut observer ce phénomène en mettant
des glaçons dans un verre d’eau. Les glaçons
remontent toujours vers la surface.
L’eau est un fournisseur d’énergie.
Cette énergie sert depuis longtemps à faire tourner
les roues à eau et les moulins. L’eau peut aussi fournir
de l’énergie en se transformant en vapeur. Les premiers
trains à vapeur utilisaient cette propriété.
La température à laquelle
l’eau bout ou se transforme en glace change avec la pression
atmosphérique. Ainsi en haut de l’Everest, où
la pression est plus faible en raison de l’altitude, l’eau
bout à 72° C seulement, tandis qu’elle bout à
100° C au niveau de la mer.
L’eau est un très bon
conducteur, par exemple pour transporter de l’énergie.
Ainsi, l’eau conduit beaucoup mieux la chaleur que les autres
liquides. Le chauffage central des habitations utilise cette propriété.
L’eau conduit aussi très bien l’électricité,
ce qui peut présenter des dangers. C’est pour cette
raison que l’installation de prises électriques dans
les salles de bains est strictement réglementée, en
raison des risques d’électrocution que cela peut provoquer.
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