Fiche de cours
I. Noms des changements d’état
La matière existe sous trois états : l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux. On peut passer d’un état à un autre. Il y a des noms particuliers pour les changements d’état :
- Quand on passe de l’état solide à l’état liquide : la fusion.
- Quand on passe de l’état liquide à l’état solide : la solidification.
- Quand on passe de l’état liquide à l’état gazeux : la vaporisation.
- Quand on passe de l’état gazeux à l’état liquide : la liquéfaction.
Remarques : le terme condensation est utilisé dans le langage courant pour indiquer le passage d’un état gazeux à un état liquide. Il ne faut pas utiliser ce terme mais préférer le terme liquéfaction. On peut aussi utiliser ces deux termes : évaporation et ébullition, ce sont des cas particuliers de la vaporisation. Mais il faut utiliser le terme de vaporisation pour le changement d’état : état liquide à état gazeux.
II. Températures de changement d’état
Quand on a des changements d’état opposés, les températures de changement d’état sont égales. La température de fusion d’un corps pur est égale à celle de solidification. C’est aussi le cas pour les températures de liquéfaction et de vaporisation. Ces températures de changement d’état sont caractéristiques des corps purs.
Par exemple, pour l’eau pure, la température de fusion est égale à celle de solidification et vaut 0°C à Patm. La température de liquéfaction est égale à la température de vaporisation et vaut 100°C. On doit connaître ces températures par cœur. Ces températures de changement d’état permettent d’identifier les corps purs. Si on a un liquide dont on ne connaît pas la nature, et que l’on passe de l’état liquide à l’état gazeux à 100°C, on peut affirmer qu’il s’agit de l’eau pure.
Remarque concernant les températures pendant un changement d’état : pendant tout le changement d’état la température reste constante. Par exemple, on met un glaçon dans un bécher, le glaçon est en train de fondre, on étudie la fusion de l’eau. Tant qu’on a la coexistence de l’état solide et de l’état liquide, la température est de 0°C. La température ne remonte que lorsque le glaçon n’est qu’entièrement fondu et qu’on a uniquement de l’eau à l’état liquide. C’est la même chose pour la vaporisation. On a de l’eau en train de chauffer. Tant qu’on a de l’eau à l’état liquide et de l’eau à l’état gazeux, la température est de 100°C et ceci jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’eau à l’état liquide.
III. Masse et volume
A. Masse
La masse se mesure avec une balance, s’exprime en kilogrammes et mesure la quantité de matière qu’il y a dans les objets. On réalise l’expérience suivante : on étudie la fusion de l’eau pure.
On place des glaçons dans un bécher que l’on pose sur une balance. Supposons que l’on a placé 20g de glaçons, on les laisse fondre et on aura exactement la même masse pour le liquide obtenu. La masse ne varie pas lors d’un changement d’état. En effet, quand on passe de l’état solide à l’état liquide, on ne rajoute pas de matière, ni on en enlève.
B. Volume
Le volume mesure l’espace pris par un objet. Il s’exprime en m3 ou, plus couramment en chimie, en litres. On fait une expérience où l’on étudie la solidification de l’eau pure.
On a placé de l’eau pure colorée dans une éprouvette graduée. On place cette eau pure dans un congélateur. Il y a solidification de l’eau pure et on constate qu’après solidification, le volume occupé à l’état solide est supérieur au volume occupé à l’état liquide. On peut dire que le volume varie lors d’un changement d’état. Dans ce cas, le volume à l’état solide est supérieur à celui à l’état liquide mais ce ne sera pas toujours le cas.