Changement d'etat

Niveau 1

Qu’est-ce qu’un changement d’état ?

La matière existe sous trois états : solide, liquide et gazeux.
Quand elle passe d’un état à un autre, on parle de changement d’état.

  Exemples :

  • Un glaçon qui fond passe de l'état solide à l'état liquide, c'est une Fusion
  • L’eau qui bout passe de l'état liquide à l'état gazeux, c'est une Vaporisation
  • De la buée sur une vitre froide est de l'eau qui passe de l'état gazeux à l'état liquide, c'est une Liquéfaction

Les 6 changements d'états

Noms des Changement d'états

Températures de changement d’état

Chaque transformation a lieu à une température bien précise, appelée température de changement d’état.

  Exemple avec l’eau pure :

  • À 0 °C ➝ solide ↔ liquide
  • À 100 °C ➝ liquide ↔ gaz

  La température de fusion est la même que celle de solidification : 0 °C

Mesurer la température : le palier

On peut mesurer ces températures soi-même avec un thermomètre. On chauffe (ou on refroidit) un corps et on relève sa température au cours du temps.

  Observation surprenante : pendant tout le changement d'état, la température ne bouge plus ! Par exemple, tant qu'il reste de la glace en train de fondre, le mélange eau + glace reste bloqué à 0 °C. Cette « pause » de la température s'appelle un palier.

La température ne recommence à monter qu'une fois tout le solide fondu. Le palier est donc le signe qu'un changement d'état est en train de se produire.

Des températures caractéristiques

Chaque matière change d’état à ses propres températures. Ce sont comme des "empreintes thermiques" !

Matière

Fusion / Solidification

Vaporisation / Liquéfaction

État à T°C

Eau

0 °C

100 °C

 

Vinaigre

-17 °C

118 °C

 

Aluminium

660 °C

2470 °C

 

Dioxygène

-219 °C

-183 °C

 

 

Lire et décrire une courbe de température

Lorsqu'on veut étudier un changement d'état, on note sa température minute par minute et on obtient une courbe.
La température peut:

  • Augmenter / Croitre : les points sont de plus en plus haut. 
  • Rester constante : les points sont au même niveau. 
  • Diminuer / Décroitre : les points sont de plus en plus bas.

 

Description de la courbe de température

T (°C) t (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Passez la souris sur la courbe
Explorez les différentes phases de chauffage

Prenons un exemple avec un solide inconnu chauffé. Voici une description de courbe:

  1. Phase 1 : la température augmente de 5°C à 40°C
  2. Phase 2 : la température reste constante à 40°C (c'est le changement d’état)
  3. Phase 3 : nouvelle croissance de température jusqu'à 70°C

La zone stable est le palier de température. Elle permet d’identifier à quel moment et à quelle température le changement d’état se produit.

Ici le changement d'état à donc lieu à 40°C.

Analyser un graphique

Analyser un graphique signifie: chercher des informations sur la matière que l'on étudie. On peut retirer 3 informations différentes à partir d'une courbe de changement d'état :

Analyse 1 : Température de changement d'état

Repérable par le palier de température. On peut trouver la température à laquelle la substance change d'état.

Analyse 2 : Etat de la matière"

  • Avant le palier ➝ un seul état, l'état initial
  • Pendant le palier ➝ deux états coexistent
  • Après le palier ➝ nouvel état, l'état final

Analyse 3 : Pureté de la substance

  • Corps pur ➝ palier net et horizontal
  • Mélange ➝ pas de palier net, pente douce

Exemple d'Analyse d'une courbe fusion d'un solide.

Pas de palier = mélange Présence d'un palier = Corps pur Solide Solide + Liquide Liquide Palier de T : T fusion = 40°C
Passez la souris sur le graphique
Explorez les différentes analyses possibles

Ce que fait la chaleur aux molécules

Quand on chauffe une matière, on lui apporte de l’énergie thermique.
Cette énergie est absorbée par les molécules, qui :

  1. S’agitent de plus en plus
  2. Cassent leurs liaisons
  3. Perdent en organisation

C’est ainsi qu’un solide devient liquide, puis gaz.

Inversement…

Quand on refroidit :

  • Les molécules perdent de l’énergie
  • Elles ralentissent et peuvent reformer des liaisons.
  • Elles se rapprochent et s’organisent mieux

 

On remarque donc que les changement d'état ne change que l'organisation et le mouvement des molécules. Ainsi la nature des molécules ne changent pas, c'est donc une transformation physique (voir transformation)