Changements d'états/Différents changements d'états

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Les différents changements d'états
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Chapitre 1
Leçon : Changements d'états
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Chap. suiv. : Chaleur


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Sommaire


[modifier] Rappel

État de la matière

Il existe 3 états différents de la matière :

  • L'état solide
  • L'état liquide
  • L'état gazeux

Si l'on prend l'exemple de l'eau, on obtiendra :

  • de la Glace sous sa forme solide
  • de l'eau sous sa forme liquide
  • de la vapeur d'eau sous sa forme gazeuse

[modifier] Dénomination des différents changements d'état

Chaque changement d'état porte un ou plusieurs noms:

Changements états.png

Solide à Liquide :

  • fusion

Solide à Gazeux :

  • sublimation

Liquide à Gazeux :

  • évaporation (phénomène lent et qui ne concerne que la surface d'un liquide)
  • vaporisation (phénomène rapide, formation de bulles de vapeur au sein du liquide)
  • caléfaction (phénomène brutal, formation d'une film de vapeur autour de gouttelettes d'eau)

Liquide à Solide :

  • solidification

Gazeux à Liquide :

  • condensation
  • liquéfaction

Gazeux à Solide :

  • sublimation
  • cristallisation

[modifier] Diagramme de phase ( P / T )

Propriété

On représente un corps pur sous une ou plusieurs de ses phases solides, liquide et gazeuse, en fonction des conditions de pression et de température.

Diagramme PT.png

Info : Sur ce graphique est représenté la pression en bar ; il est important ici de signaler que l'unité exact est le bar absolu. Vous pouvez voir la relation entre le bar absolu et le bar relatif sur la représentation suivante (\scriptstyle 1\ bar_{absolu} = 0\ bar_{relatif} = 1\ P_{atm}) :

Relation bar.png

Par convention, le \scriptstyle bar\, correspond au bar relatif. Il faudra écrire \scriptstyle bar_{abs}\,, \scriptstyle bar_{a}\, ou encore \scriptstyle bar_{absolu}\, lorsqu'on parle de bar absolu.

Remarques : Généralement, un corps pur existe sous une seule phase pour une pression et une température données, sauf :

  • au point triple, où les 3 phases coexistent à une température et une pression données
  • lorsque pression et température correspondant à un changement d'état (remarque : la courbe de changement d'état liquide-vapeur s'interrompt en un point appelé point critique, au-delà duquel le corps ne présente plus qu'une seule phase fluide, c'est-à-dire un état indéterminé entre gaz et liquide)


Diagramme PT eau.png En règle générale, les courbes de changement d'état sont croissantes dans le diagramme \textstyle P=f (T)\,. Une exception notable est celle de l'eau, pour laquelle la courbe de fusion - solidification est décroissante (ceci tient au fait que la glace flotte sur l'eau liquide).

[modifier] Diagramme de phase ( P / V / T )

Propriété

Sachant que les 3 principaux paramètres pour donner l'état de la matière sont pression, volume et température, les résultats sont parfois présentés sous la forme d'un diagramme en trois dimensions (1er graphique à gauche) et modélisé pour un corps pur (2ème graphique à droite).

TransitionPhase.png
Diag phase PVT.png

Bien sûr, ce diagramme représentif est propre à chaque corps. Il est ici idéalisé pour un corps pur.


Info : c'est à partir de ce diagramme en 3 dimensions qu'a été réalisé le diagramme ( P / T ) :
Diag phase PVTetetat.png



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