Science et technologie s1578

Les changements de phase

Un changement de phase est un changement d'un état de la matière vers un autre état sous des variations de température ou de pression.Le diagramme suivant présente le nom attribué à chacun des changements d’état.

s1578i1.JPG 

La fusion

La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide.

Pour que ce changement de phase se produise, il faut que de la chaleur soit fournie à la substance solide.
La fonte des neiges en est un exemple.
s1578i2
source

La solidification

La solidification est le passage de l’état liquide à l’état solide.

La solidification est le procédé inverse de la fusion. Il faut donc diminuer la température pour transformer une substance à l'état liquide initialement vers l'état solide.

Pour fabriquer des lingots d’or, on fond l’or et on le verse sous forme liquide dans les moules. Lorsque l’or s’est solidifié, on retire le moule.
s1578i3
source

La sublimation

La sublimation est le passage de l’état solide à l’état gazeux.

Pour passer directement de l'état solide à l'état gazeux, il faut des conditions de température et de pression particulières.

Avec une pression atmosphérique normale, la glace sèche, formée de dioxyde de carbone, peut se transformer en gaz lorsqu'elle est placée dans un contenant à température ambiante.
s1578i4
source

La condensation solide

La condensation solide est le passage de l’état gazeux à l’état solide.

Pour que la condensation solide puisse se produire, il est nécessaire d'avoir un support solide. De plus, il doit y avoir une diminution de la température pour que le phénomène se produise.

Le givre sur les fenêtres en hiver est un exemple de condensation solide.
s1578i5
source
Le gel au sol est également un exemple de condensation solide.
s1578i6
source

La vaporisation

La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux. 

Ce passage peut porter d'autres noms comme l’évaporation ou l’ébullition. Lorsqu’une vaporisation se produit lentement, on parle d’évaporation. Lorsque ce changement d’état se produit rapidement, il s’agit alors d’une ébullition. Dans les deux cas, il faut fournir de l'énergie pour que le changement de phase puisse se produire.

Si on laisse un verre d’eau sur le comptoir quelques jours, la quantité d’eau diminuera, car une partie de cette eau se sera évaporée.
s1578i7
source
L’eau que l’on fait bouillir sur la cuisinière est un exemple de vaporisation rapide (ébullition).
s1578i8
source

La condensation liquide

La condensation liquide est le passage de l’état gazeux à l’état liquide.

Ce passage peut aussi être nommé liquéfaction.

L’eau que l’on retrouve sur le miroir après une douche chaude est de l’eau qui a subi une liquéfaction. La vapeur d’eau s’est condensée au contact du miroir froid.
s1578i9
source
Plusieurs phénomènes de l’atmosphère s’expliquent par la condensation liquide : les nuages, le brouillard, la brume, la rosée.
s1009i15.jpg
source

Les changements de phase selon le modèle corpusculaire

Une substance peut changer de phase en fonction de la température et de la pression. Il est également possible d'avoir deux ou plusieurs phases en même temps à certaines températures et pressions.

Lorsqu'une substance est à l'état solide, les particules sont rapprochées les unes des autres et sont presque immobiles. Ces particules ne font que vibrer sur elles-mêmes. De plus, une grande force d'attraction existe entre ces atomes.

s1578i11 

Lorsque la température augmente, le mouvement des particules s'intensifie. À ce moment, la vibration des particules devient plus intense et parvient à surpasser la force d'attraction qui existe entre les particules. La substance initialement à l'état solide change d'état et devient liquide.

À l'état liquide, les particules font des mouvements de rotation et de vibration. Toutefois, les particules sont suffisamment attirées les unes par rapport aux autres pour rester rapprochées.

s1578i12 

Lorsque la température augmente encore, le mouvement des particules s'intensifie. Les particules deviennent de plus en plus agitées: la force d'attraction devient donc plus faible que la force engendrée par le mouvement des particules. Les particules quittent alors la surface du liquide: c'est le passage à l'état gazeux.

Dans cet état, les particules ne sont pas liées entre elles, car les forces d'attraction entre les particules sont très faibles. Les particules effectuent trois types de mouvements, soit la vibration, la rotation et la translation.

s1578i13 

Voici un tableau résumé des trois états de la matière.

​Solide Liquide ​Gazeux
​Agitation des particules
​Faible​Moyenne​Élevée
​Force d'attraction
​Forte​Forte
​Faible
​Distance entre les particules
​Rapprochées​Rapprochées​Éloignées
​Mouvements​Vibration​Vibration et rotation
​Vibration, rotation, translation

Les états de la matière
Interpréter le diagramme de changement de phase

Les vidéos
Les exercices
Les références