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Vidéo de question : Classer les vitesses de dissolution du sucre dans le thé Chimie

La figure représente cinq béchers contenant du thé à différentes températures. Une masse égale de sucre est placée dans chaque bécher. Certains des béchers sont agités. Quel est l’ordre le plus probable, du plus rapide au plus lent, pour que le sucre soit complètement dissous dans chaque bécher ?

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Transcription de vidéo

La figure ci-dessous montre cinq béchers contenant du thé à différentes températures. Une masse égale de sucre est placée dans chaque bécher. Certains des béchers sont agités. Quel est l’ordre le plus probable, du plus rapide au plus lent, pour que le sucre soit complètement dissous dans chaque bécher ?

La question nous demande de déterminer les vitesses auxquelles le sucre sera dissous dans ces différents béchers selon différentes conditions. En d’autres termes, on cherche la vitesse de dissolution, qui peut être définie comme la vitesse à laquelle le soluté est dissous. Dans une solution, le soluté, ici le sucre, est la substance présente en plus faible quantité et qui est dissoute dans un solvant, ici le thé. La vitesse de dissolution est affectée par le nombre de collisions entre les particules de soluté et les particules de solvant. La nombre de collisions réussies entre les particules de soluté et de solvant, et donc la vitesse de dissolution, peuvent être affectées par trois principaux facteurs : la taille des particules, l’agitation et la température.

Voyons d’abord comment la taille des particules influence la vitesse de dissolution. La figure représente les interactions entre le solvant et le soluté lorsque les particules de soluté sont très grosses, comme dans le cas d’un morceau de sucre. Lorsque les particules de soluté sont grandes, les interactions avec les particules de solvant sont beaucoup plus limitées, se produisant uniquement sur la surface externe des grosses particules. Si ces grosses particules sont décomposées en particules plus petites, la surface disponible pour les collisions augmente. Par conséquent, une taille de particules plus petite permet une dissolution plus rapide du soluté. Le temps nécessaire pour dissoudre un soluté est également influencé par l’agitation. En agitant des particules en solution, le nombre de collisions entre les particules de soluté et de solvant augmente, ainsi que la vitesse de dissolution. Par conséquent, l’agitation d’une solution augmente la vitesse de dissolution.

Enfin, examinons l’influence de la température sur la vitesse de dissolution. La température peut être définie comme l’énergie cinétique moyenne des particules en solution. Ainsi, si la température d’une solution est basse, l’énergie cinétique moyenne des particules est également basse. Cela signifie que les particules de soluté et de solvant entreront en collision moins fréquemment. Cependant, si la température de la solution augmente, l’énergie cinétique moyenne des particules augmente également. Comme la vitesse à laquelle les particules se déplacent est plus grande, le nombre de collisions entre les particules de soluté et de solvant dans la solution augmente. Par conséquent, une température plus élevée accélérera la vitesse de dissolution.

Voyons maintenant les conditions associées à chaque bécher. Dans chaque bécher, le sucre est soit un morceau, donc une grande taille de particules, soit en poudre, c’est-à-dire une taille de particules plus petite. Ensuite, la température du thé est de soit 20 degrés Celsius, soit 80 degrés Celsius. En comparant ces deux températures possibles, le thé à 20 degrés Celsius correspond à la température la plus basse, tandis que le thé à 80 degrés Celsius est à la température la plus élevée. Enfin, le thé et le sucre peuvent être agités ou non. Sachant que des petites particules, une agitation et une température élevée augmentent le taux de dissolution d’un soluté, identifions d’abord le bécher qui présente les trois variables en faveur de la dissolution rapide du sucre.

Nous pouvons voir que le bécher (E) contient du sucre avec une petite taille de particules, une température élevée et sous agitation. Il est alors probable que la dissolution du sucre dans le bécher (E) soit la plus rapide des 5 béchers. Cherchons maintenant le bécher avec les conditions opposées soit une grande taille de particules, à basse température et sans agitation. Le bécher (A) remplit toutes ces conditions, c’est donc celui qui présente la vitesse de dissolution la plus lente. Maintenant, on peut classer les trois béchers restants en les comparant aux béchers avec la dissolution la plus lente (A) et la plus rapide (E). Le bécher (B) est presque identique au bécher (A), avec les conditions de dissolution les plus lentes, à l’exception de la taille des particules. Comme le bécher (B) contient de petites particules, il est probable que le sucre soit dissous un peu plus rapidement que dans le bécher (A).

Il reste les béchers (C) et (D). Ces deux béchers contiennent des particules de grande taille. Cependant, leur température est élevée, ce qui augmente la vitesse de dissolution. Leur différence réside dans l’agitation. Comme la solution n’est pas agitée dans le bécher (D), le sucre sera probablement dissous plus lentement. Par conséquent, l’ordre le plus probable du plus rapide au plus lent de dissolution totale du sucre dans chaque bécher est (E), (C), (D), (B) et (A).

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