Un changement d’état est le passage d’un état physique à un autre lorsque les conditions de température ou de pression varient. On se limitera à considérer des cas où la pression reste constante et égale à la pression dite normale, soit 1 013 hPa.
1 - Les noms des changements d’état
2 - La fusion : passage de l’état solide vers l’état liquide
Pour étudier ce phénomène en classe, on peut mettre un thermomètre en contact avec des morceaux de glace (eau à l’état solide) de manière à suivre l’évolution de la température en fonction du temps. On va obtenir un diagramme qui aura l’allure présentée ci-contre. On observe un palier de température où il y a coexistence de deux états : état solide et état liquide.
On observe un palier lors d’un changement d’état uniquement pour des corps purs (c’est-à-dire un corps qui ne contient que des molécules identiques, comme par exemple l’eau distillée).
3 - La solidification : passage de l’état liquide à l’état solide
Pour étudier ce phénomène en classe, on peut mettre de l’eau liquide à une température d’environ 25 °C dans un récipient et insérer un thermomètre de manière à suivre l’évolution de la température en fonction du temps. Ce récipient est ensuite mis en contact avec un mélange dit réfrigérant (constitué d’environ 3/4 de glace pilée et 1/4 de sel), qui a la propriété de se maintenir à 0 une température inférieure à 0 °C pendant assez longtemps.
On pense souvent que l’eau se solidifie en dessous de 0 °C, fond au-dessus de 0 °C et qu’il ne se passe rien à 0 °C, mais c’est faux car il y a coexistence de deux états à 0 °C : l’eau solide se transforme en eau liquide à exactement 0 °C et l’eau liquide se transforme en eau solide à exactement 0 °C.
4 - La vaporisation : passage de l’état liquide à l’état gazeux
La vaporisation se fait par évaporation ou par ébullition.
L’évaporation : c’est un phénomène de surface où le liquide s’évapore au contact de l’air à température ambiante. Plusieurs facteurs jouent sur la vitesse d’évaporation : aire de la surface de contact eau liquide/air, la température, la ventilation et l’humidité dans l’air.
L’ébullition : c’est un phénomène qui se réalise en profondeur. Tout le liquide est chauffé et des bulles de vapeur d’eau se forment à l’intérieur du liquide. La température d’ébullition dépend de la pression qui règne au-dessus de la surface du liquide. Plus cette pression est forte, plus il est difficile pour les bulles de vapeur de se former, plus il faut d’énergie aux molécules pour y parvenir, donc plus la température d’ébullition est élevée.
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