On chauffe 1,0 kg d'eau glacée sortie du congélateur dans un micro-onde délivrant une puissance $P=\pu{800 W}$ à l'eau.
On mesure le temps $t$ et la température de l'eau $T$ pendant le chauffage.
À quoi va ressembler la courbe $T=f(t)$ ?
Pendant les changements d’état, l’énergie apportée n’augmente pas la température $\Rightarrow$ il faut de l’énergie pour changer d’état
(vers un état moins condensé).
Expérience 2 :
$l_{vap}$ : énergie massique de vaporisation
Énergie nécessaire pour faire se vaporiser
une masse d'$\pu{1 kg}$.
unité : $\pu{kJ*kg-1}$
$l_{fus}$ : énergie massique de fusion
Énergie nécessaire pour faire fondre
une masse d'$\pu{1 kg}$.
unité : $\pu{kJ*kg-1}$
Énergie nécessaire pour vaporiser une masse $m$ :
$$\Delta E = m\times l_{vap}$$
Énergie nécessaire pour faire fondre une masse $m$ :
$$\Delta E = m\times l_{fus}$$
Pouvez-vous reliez ces données à la courbe de l’expérience 1 ?
Pourquoi a-t-on froid en sortant de l’eau à la plage ?
Le passage de l'eau de l'état liquide à l'état gazeux est endothermique (il nécessite de l'énergie).
On peut utiliser ce "froid" à notre avantage.
À l’inverse, que se passe-t-il (en terme d’énergie) lors d’une liquéfaction ou d’une solidification ?
De l’énergie thermique est libérée !
Cette fois-ci, la transformation est exothermique.
C’est le principe d’une chaudière à condensation :
Récupérer l’énergie de la condensation de la vapeur d’eau permet d’améliorer le rendement.
L’énergie nécessaire aux changements d’état
vers des états moins condensés
s’explique par la présence de liaisons intermoléculaires
qu’il faut rompre.
Dans le cas de l’eau,
il s’agit de liaisons hydrogènes.
C’est l’attraction électrostatique
entre les charges partielles négatives
des atomes d’oxygène et celles positives
des atomes d’hydrogène qui cause ces liaisons.
Ces charges partielles sont créées par la différence d'électronégativité entre l'oxygène et l'hydrogène.
L'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène
ce qui signifie qu'il attire plus à lui les électrons
au sein de la molécule.
Dans la glace,
il y a 4 liaisons hydrogène
par molécule d’eau.
Avec la température,
les liaisons se défont et se refont.
Dans l’eau liquide,
il y a 3,5 liaisons
par molécule
en moyenne.
Diagramme d’état $(P,T)$
Sachant que le $\ce{CO2}$ est liquide dans la bouteille, qu’en déduire sur la pression ?
Quel est le chemin suivi par le $\ce{CO2}$ sur le diagramme (P,T), de la bouteille à la chaussette (ou au cylindre) ?
Il fait ce jour-là -20°C sur Mars et la pression est environ 168 fois plus faible que sur Terre.
Percy réchauffe un glaçon. Que se passe-t-il ?
À quelle température environ ?