Transformation physique

Les changements d’état

Équation d’un changement d’état :

Avec comme états possibles :

• solide : (s)
• liquide : ($\ell$)
• gazeux : (g)

Rq : l'espèce chimique reste la même !

Exemples :

Équation de la sublimation du $\ce{CO2}$

$$\ce{CO2 (s) -> CO2 (g)}$$

Équation de la liquéfaction du méthane $\ce{CH4}$

$$\ce{CH4 (g) -> CH4 (l)}$$

Modélisation microscopique

Est-ce que le sucre fond dans le café ?

⚠︎

Ne pas confondre fusion et dissolution.

Transferts thermiques lors d’un changement d’état

Pourquoi a-t-on généralement froid
en sortant de la mer ou de la douche ?

Changements d’état endothermiques
(= qui nécessitent de l’énergie pour se faire, refroidissant ainsi l’environnement
en récupérant son énergie thermique) :

• vaporisation
• fusion
• sublimation

Changements d’état exothermiques
(= qui fournissent de l’énergie,
réchauffant ainsi l’environnement
en lui cédant de l’énergie thermique) :

• liquéfaction
• solidification
• condensation

Qu’ont en commun les 3 changements d’état endothermiques et les 3 exothermiques ?

Voyez-vous une explication microscopique ?

unité : $\pu{J*kg-1}$

$L_{\text{état 1}\rightarrow\text{état 2}} = -L_{\text{état 2}\rightarrow\text{état 1}}$

Exemple :
pour une espèce chimique donnée $L_{\text{vaporisation}} = -L_{\text{liquéfaction}}$

Pour l’eau :

• $L_{fus} = \pu{334 kJ*kg-1}$
• $L_{vap} = \pu{2265 kJ*kg-1}$

Que vaut $L_{sol}$ ? $\pu{-334 kJ*kg-1}$

Un échantillon de masse $m$
d’une espèce chimique change d’état.
L’énergie masique du changement d’état vaut $L$.

Que vaut l'énergie thermique $Q$ échangée ?

Exemple :

Que vaut l’énergie thermique échangée $Q$
lorsque 500 g de fer fondu se solidifie à 1538°C ?

Donnée : $L_{fus} = \pu{247 kJ*kg-1}$

$Q = m\times L_{sol} = m\times(-L_{fus})$

$Q = - 0,500\times 247 \approx -\pu{124 kJ}$