A Les différents types de changement d'état
L'agitation thermique des particules (atomes ou molécules) est plus ou moins importante suivant l'état de la matière :
lorsque la matière est à l'état solide, les particules vibrent sur place mais ne se déplacent pas ;
à l'état liquide, la structure n'est plus ordonnée et les particules se déplacent de façon limitée ;
à l'état gazeux, les particules ont un mouvement très désordonné, elles se déplacent vite et sont assez éloignées les unes des autres.
Lors de changements d'état correspondant à un passage vers une agitation plus faible des particules (solidification, condensation, liquéfaction), la matière libère de l'énergie et sa température baisse.
Lors de changements d'état correspondant à un passage vers une agitation plus importante des particules (sublimation, vaporisation, fusion), la matière reçoit de l'énergie et sa température augmente.
B Expériences
aLa solidification
On réalise l'expérience suivante : placer un thermomètre (ou un capteur ExAO de température) sur le support d'un mini-congélateur (attention à ce qu'il ne touche pas les parois de la cuve en métal). Remplir cette cuve avec de l'eau, mettre le congélateur sous tension et suivre l'évolution de la température de l'eau au cours du temps.
On observe :
la transformation de l'eau en glace ;
un palier sur la courbe de température, correspondant au moment du changement d'état : la température reste constante tandis que l'eau se change en glace.
bLa vaporisation
On réalise l'expérience suivante : remplir un bécher d'eau et le poser sur une plaque chauffante. Placer un thermomètre (ou un capteur ExAO) à l'intérieur. Suivre l'évolution de la température jusqu'à l'ébullition.
On observe que :
pendant toute la phase d'échauffement de l'eau, la température augmente ;
lorsque l'eau bout, la température reste constante à 100 °C. Durant cette phase il y a changement d'état : l'eau sous forme liquide passe à l'état gazeux.
cConclusion
Pour un corps pur, c'est-à-dire un corps ne contenant qu'une seule espèce chimique, comme l'eau, le changement d'état se fait à température constante. La température de fusion et de solidification est la même.
En revanche, pour un mélange, il n'y a pas de palier lors des changements d'état, et les températures de fusion et de solidification ne sont pas les mêmes.
