Chapitre 7 – Structure de la matière | 2nde Bac Pro | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 13:10
Camille, contrôleuse qualité chez Bois et Tradition à Saumur, vérifie l'humidité de planches de chêne avant leur usinage. L'eau présente dans le bois passe par les 3 états physiques selon les conditions. Camille doit refuser les planches trop humides qui pourraient se déformer après fabrication.
| État | Description microscopique | Quand on l'observe |
|---|---|---|
| Solide (glace) | Molécules ordonnées, fixes | Bois gelé en hiver (T < 0°C) |
| Liquide (eau libre) | Molécules en mouvement, en contact | Bois fraîchement coupé (60-100 % d'humidité) |
| Gaz (vapeur) | Molécules très espacées et rapides | Lors du séchage en sécherie (60-80 °C) |
Le taux d'humidité H se calcule par : \(H = \dfrac{m_\text{humide} - m_\text{sec}}{m_\text{sec}} \times 100\) (en %)
| Lot | Masse humide (kg) | Masse après séchage (kg) |
|---|---|---|
| A — Chêne palette n°1 | 15,8 | 13,4 |
| B — Chêne palette n°2 | 14,2 | 12,7 |
| C — Hêtre stocké au soleil | 18,9 | 17,5 |
| D — Pin importation récente | 22,4 | 16,5 |
a) Citer les 3 états physiques de la matière.
b) Décrire l'arrangement des molécules dans chaque état.
c) Quels sont les 2 changements d'état possibles entre liquide et gaz ?
a) Solide, liquide, gaz.
b)
c) La vaporisation (liquide → gaz) et la condensation (gaz → liquide), aussi appelée liquéfaction.
Pour chaque lot, calculer le taux d'humidité H avec la formule donnée.
| Lot | Calcul | H (%) |
|---|---|---|
| A | (15,8 − 13,4) / 13,4 × 100 | 17,9 % |
| B | (14,2 − 12,7) / 12,7 × 100 | 11,8 % |
| C | (18,9 − 17,5) / 17,5 × 100 | 8,0 % |
| D | (22,4 − 16,5) / 16,5 × 100 | 35,8 % |
Pour un usage en mobilier intérieur (chauffé), le bois doit avoir 8 à 14 % d'humidité.
a) Quel(s) lot(s) Camille peut-elle accepter ?
b) Quel(s) lot(s) doit-elle refuser et pourquoi ?
a) Lots acceptés :
b) Lots refusés :
Pour le lot D (pin, 35,8 % d'humidité), calculer la masse d'eau présente dans les 22,4 kg de bois.
Masse d'eau = \(m_\text{humide} - m_\text{sec}\) = 22,4 − 16,5 = 5,9 kg.
Le lot D contient près de 6 L d'eau (puisque \(\rho_\text{eau}\) = 1 kg/L) ! C'est énorme : presque un seau d'eau dans un lot de 22,4 kg.
Le séchage industriel fait passer le lot D de 35,8 % à 12 % d'humidité : une partie de l'eau s'évapore.
Calculer la masse d'eau qui s'évapore et la masse finale de la planche.
À 12 % d'humidité (calculé sur masse sèche 16,5 kg) : masse d'eau finale = 0,12 × 16,5 = 1,98 kg.
Eau initiale : 5,9 kg. Eau évaporée : 5,9 − 1,98 = 3,92 kg (≈ 4 L d'eau).
Masse finale de la planche : 16,5 + 1,98 = 18,48 kg (au lieu de 22,4 kg avant séchage).
Pendant le séchage, l'eau passe de l'état liquide (dans les fibres du bois) à l'état gazeux (vapeur d'eau dans l'air du séchoir).
a) Comment s'appelle ce changement d'état ?
b) Pourquoi a-t-il besoin d'énergie (chauffage du séchoir) ?
a) C'est la vaporisation (ou évaporation à basse température, ébullition à 100 °C).
b) Pour passer de l'état liquide à l'état gazeux, les molécules d'eau doivent s'arracher de leurs voisines. Cela demande beaucoup d'énergie (chaleur latente de vaporisation = 2 260 kJ/kg). C'est pourquoi le séchoir consomme énormément d'énergie : il faut 2 260 kJ pour évaporer 1 kg d'eau à 100 °C.
Pour le lot A (17,9 %, refusé), Camille évalue le coût du séchage en séchoir industriel : 0,18 €/kg de bois traité, durée 5 jours.
Calculer le coût pour traiter le lot A (15,8 kg humide). Vaut-il mieux le traiter ou refuser le lot ?
Coût du séchage : 15,8 × 0,18 = 2,84 €.
Le surcoût est faible : 2,84 € seulement pour récupérer les 15,8 kg de chêne du lot, soit bien moins que la valeur du bois. Mieux vaut sécher que renvoyer le lot.
Rédiger le bordereau de Camille pour les 4 lots : avec décision d'acceptation/refus et raison.
| Lot | H (%) | Décision | Raison |
|---|---|---|---|
| A | 17,9 | 🟡 Séchage | Trop humide, mais récupérable en séchoir (2,84 €). |
| B | 11,8 | 🟢 ACCEPTÉ | Conforme mobilier intérieur. |
| C | 8,0 | 🟢 ACCEPTÉ | Limite basse, OK. |
| D | 35,8 | 🔴 REFUSÉ | Plus de deux fois la limite de 14 %, à renvoyer ou bois de chauffage. |
Pendant l'hiver, l'eau dans le bois peut geler à −5 °C. Que se passe-t-il pour le bois ? Pourquoi évite-t-on de scier des bois gelés ?
L'eau qui gèle augmente de volume de 9 % (la glace est moins dense que l'eau). Ce gonflement crée des contraintes internes : fissures, fendillements le long du fil. Au dégel, le bois peut éclater.
Scier un bois gelé fait éclater les fibres → coupe sale, dents de scie qui s'usent vite, projections dangereuses. On laisse toujours le bois revenir à température ambiante avant usinage.
📚 Cette activité s'appuie sur §5 (États de la matière) et §6 (Applications en atelier de menuiserie) de la leçon Ch07.