Chapitre 7 – Structure de la matière | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
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 (40-100 % 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 3 changements d'état possibles entre liquide et gaz ?
a) Solide, liquide, gaz.
b)
c) Vaporisation (liq → gaz) ; condensation (gaz → liq). Et la liquéfaction qui est synonyme de condensation.
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 (chêne 35,8 % d'humidité), calculer la masse d'eau présente dans les 22,4 kg de bois.
Masse d'eau = m_humide − m_sec = 22,4 − 16,5 = 5,9 kg.
Le lot D contient près de 6 L d'eau (puisque ρ_eau = 1 kg/L) ! C'est énorme — équivalent à un seau d'eau dans une planche de quelques kg.
Le passage du lot D (35,8 %) à 12 % de séchage industriel évapore une partie de l'eau.
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. Si la planche vaut, par exemple, 25 €/m² de chêne, le séchage à 2,84 € est largement rentable. 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 | Bois vert, 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.