Transitions de phase

Transitions de phase

Une transition de phase est la transformation d'une substance d'un état de matière en en autre.

Chimie

Mots clés

changement d'état, fusion, gel, ébullition, évaporation, condensation, sublimation, cristallisation, liquide, solide, gaz, état de la matière, propriété physique, température, pression, transformation, exothermique, endothermique, diffusion, thermodynamique, chimie, physique, _javasolt

Extras similaires

Scènes

Etats de matière

  • solide
  • liquide
  • gaz chimique

La plupart des substances se rencontrent dans la nature dans un ou plusieurs états de matière. Les trois états fondamentaux de la matière sont les phases solide, liquide et gazeuse. Les scientifiques ont aussi découvert d’autres états de la matière qui se retrouvent dans des conditions extrêmes.

Certaines substances, comme l'eau, peuvent facilement être observées dans les trois états fondamentaux de la matière, alors que d'autres substances, comme l'hélium, ne sont connues que dans un seul état dans des conditions normales, mais elles changent d'état dans des conditions spéciales, comme sous de grandes pressions ou des températures élevées.

La différence la plus importante entre les différents états est que du fait des différentes températures ou pressions, des particules sont attirées entre elles dans des proportions différentes.

Solide

Les particules se déplacent aussi dans les substances solides, mais généralement plus lentement que dans les autres états de la matière. La force d'attraction entre les particules est très forte, donc des liens se forment entre elles et elles sont tenues dans une position fixe dans laquelle elles vibrent.

Les solides ont une forme et un volume définis.

Il y a deux types de solides : les solides cristallins et les solides amorphes. Dans les solides cristallins, les particules forment un motif régulier et répétitif. C'est par exemple le cas chez la glace, le diamant et la graphite. Les solides amorphes n'ont pas d'organisation régulière des particules. Des exemples de solides amorphes sont la cire, le bitume, le verre et la plupart des plastiques.

Les solides cristallins ont un point de fusion exact, alors que les solides amorphes n'en ont pas, ils fondent de manière graduelle.
Il n'y a pas de distinction précise entre les solides cristallins et les solides amorphes : des blocs cristallins peuvent se rencontrer dans des matières amorphes. La plupart des solides cristallins ne sont pas monocristallins (comportant un seul cristal) mais plutôt polycristallins, c'est-à-dire qu'un grand nombre de cristaux sont agrégés par de fines couches de solide amorphe.

Liquide

Dans les liquides, les particules se déplacent plus vite que dans les solides mais moins vite que dans les gaz.
L'attraction entre les particules est plus faible que chez les solides, elles ne sont donc pas dans une position fixe, elles peuvent librement se déplacer dans la substance mais elles restent proches les unes des autres.

Les liquides ont un volume défini mais pas de forme définie, ils prennent donc la forme de leur récipient. Certains liquides changent facilement de forme, alors que d'autres résistent plus à la déformation. Cette propriété est la viscosité. Pour faire simple, la viscosité se réfère à la friction entre les particules du liquide. Bien que nous disions communément qu'un liquide plus visqueux est plus épais qu'un autre liquide, la viscosité n'a rien à voir avec la densité. Par exemple, bien que l'huile d'olive soit plus visqueuse que l'eau, sa densité est plus faible.

Il n'y a pas de différence claire entre les liquides dont la viscosité est élevée et les solides amorphes : le verre par exemple peut être considéré comme un solide amorphe et comme un liquide à haute viscosité.

Gazeux

Dans les substances gazeuses, les particules se déplacent si vite et sont si éloignées que l’influence des forces attractives entre elles est bien moins efficace.

Elles volent pratiquement librement, se heurtent entre elles et heurtent la paroi de leur récipient. La force nette des particules qui heurtent le récipient est détectée comme pression gazeuse. Cela veut dire que la pression gazeuse n’est pas seulement liée à la masse mais aussi au mouvement rapide des particules.

Les gaz n'ont pas de volume ni de forme définis, ils remplissent toujours l'espace disponible et prennent la forme de leur récipient.

La vapeur est une substance à l'état gazeux, c'est-à-dire au-dessus du point d'ébullition mais à une température plus faible que sa température critique. La vapeur peut toujours être condensée en liquide mais des gaz dont la température se situe au-dessus de la température critique ne le peuvent pas.

La vapeur est de l'eau dont la phase est gazeuse, formée quand l'eau bout ou s'évapore. Elle est invisible. Dans la langue quotidienne, cependant, vapeur se réfère souvent au brouillard blanc qui se forme au-dessus de l'eau qui bout, qui est en fait le nuage de gouttelettes d'eau visibles qui se forment quand la vapeur se condense.

Transitions de phase

  • solide
  • liquide
  • gaz chimique
  • fonte
  • gel
  • ébullition / évaporation
  • condensation
  • déposition
  • sublimation

Lors des transitions de phase, des changements chimiques ne se produisent pas, c'est-à-dire que les particules ne changent pas, seulement leur emplacement et leur vitesse se voient modifiés.

L'état de la matière d'une substance particulière est déterminé par la température et la pression.
Une transition de phase peut être induite en changeant la température ou la pression. Par exemple, la glace fond quand la pression augmente alors que l'eau bout quand la pression diminue.

La température à laquelle la fusion se produit s'appelle le point de fusion et la température à laquelle l'ébullition se produit s'appelle le point d'ébullition. Tous deux dépendent grandement de la pression.

Pour la plupart des substances, à la fois le point de fusion et le point d’ébullition peuvent être définis précisément – en lien avec la pression bien sûr -, mais pour certains solides amorphes, la transition entre deux états de matière est continue, c'est-à-dire qu'ils n'ont pas de point de fusion clairement défini.

Une transition directe peut se produire entre les états gazeux et solide dans le cas de quasiment toutes les substances, c'est-à-dire que les substances solides peuvent devenir gazeuses sans passer par la phase liquide et vice-versa.

Le changement lors duquel un solide devient gazeux directement est appelé la sublimation. Un exemple de sublimation est la formation de glace sèche. Le processus inverse est la déposition, un exemple de laquelle est la formation de cristaux de glace à partir de vapeur d'eau sur les fenêtres en hiver.

Il y a deux types de transitions de l'état liquide vers l'état gazeux : l'évaporation et l'ébullition. La différence entre les deux processus est que l'évaporation ne se produit qu'à la surface du liquide et à toute température. Cependant, pendant l'ébullition, des bulles de vapeur se forment dans le liquide et remontent à la surface, ce qui n'est possible qu'à une certaine température – le point d'ébullition, quand la pression de la vapeur dans les bulles est suffisamment haute pour composer la pression atmosphérique.

Processus

  • fonte
  • gel
  • ébullition / évaporation
  • condensation
  • déposition
  • sublimation
  • transfert de chaleur
  • absorption de chaleur

Narration

La plupart des substances se rencontrent dans la nature dans un ou plusieurs états de matière. Les trois états fondamentaux de la matière sont les phases solide, liquide et gazeuse. Les scientifiques ont aussi découvert d'autres états de la matière qui se retrouvent dans des conditions extrêmes.

La différence la plus importante entre les différents est que du fait des différentes températures ou pressions, des particules sont attirées entre elles dans des proportions différentes.

Les particules se déplacent aussi dans les substances solides, mais généralement plus lentement que dans les autres états de la matière. La force d'attraction entre les particules est très forte, donc des liens se forment entre elles et elles sont tenues dans une position fixe dans laquelle elles vibrent. Les solides ont une forme et un volume définis.

Dans les liquides, les particules se déplacent plus vite que dans les solides mais moins vite que dans les gaz.
L'attraction entre les particules est plus faible que chez les solides, elles ne sont donc pas dans une position fixe, elles peuvent librement se déplacer dans la substance mais elles restent proches les unes des autres. Les liquides ont un volume défini mais pas de forme définie, ils prennent donc la forme de leur récipient.

Dans les substances gazeuses, les particules se déplacent si vite et sont si éloignées que l'influence des forces attractives entre elles est bien moins efficace. Elles volent pratiquement librement, se heurtent entre elles et heurtent la paroi de leur récipient. La force nette des particules qui heurtent le récipient est détectée comme pression gazeuse. Cela veut dire que la pression gazeuse n'est pas seulement liée à la masse, mais aussi au mouvement rapide des particules.

Les gaz n'ont pas de volume ni de forme définis, ils remplissent toujours l'espace disponible et prennent la forme de leur récipient.

Lors des transitions de phase, des changements chimiques ne se produisent pas, c'est-à-dire que les particules ne changent pas, seulement leur emplacement et leur vitesse se voient modifiés.

L'état de la matière d'une substance particulière est déterminé par la température et la pression.
Une transition de phase peut être induite en changeant la température ou la pression.

Une transition directe peut se produire entre les états gazeux et solide dans le cas de quasiment toutes les substances, c'est-à-dire que les substances solides peuvent devenir gazeuses sans passer par la phase liquide et vice-versa.

Le changement lors duquel un solide devient gazeux directement est appelé la sublimation. Un exemple de sublimation est la formation de glace sèche. Le processus inverse est la déposition, un exemple de laquelle est la formation de cristaux de glace à partir de vapeur d'eau sur les fenêtres en hiver.

Extras similaires

Comment l'aspirateur fonctionne-t-il ?

L'aspirateur, en créant un vide partiel, provoque l'aspiration de poussière à l’aide de l'air à haute pression qui arrive.

Eau (H₂O)

L'eau est un composé de l'hydrogène et de l'oxygène extrêmement stable, vital à toute forme de vie. Dans la nature, on le rencontre sous forme liquide,...

Évaporation et ébullition

Qu'est-ce qui se passe dans un liquide lors de l'évaporation et de l'ébullition ? De quoi le point d'ébullition dépend-il ?

Fonte et gel

Lors du gel, des liens hydrogène sont formés entre les molécules d'eau ce qui résulte en une structure en cristal.

La science des bougies

Les bougies servent à l'éclairage depuis l'antiquité

La tension de surface

La tension de surface est la propriété d'un liquide qui lui permet d'obtenir la plus petite superficie possible.

Le Diagramme pvT des gaz parfaits

La relation entre la pression, le volume et la température des gaz parfaits est décrite par les lois des gaz.

Les thermomètres

Il existe de nombreux types d'instruments utilisés pour mesurer la température.

Comment ça marche? – Le sèche cheveux

Cette animation explique la structure et le fonctionnement des sèche-cheveux.

Comment ça marche? - Le climatiseur

Un climatiseur refroidit l'air intérieur en captant de la chaleur et en la libérant à l'extérieur.

Comment ça marche? - Le réfrigérateur

Cette animation explique le fonctionnement d'un réfrigérateur

Added to your cart.