Cours : Matières et matériaux

Aspect microscopique

Lorsqu'un corps change d'état les liaisons entre atomes (ou molécules) s'affaiblissent ou se renforcent.

Dans le cas de l'eau, ces liaisons entre molécules sont appelées liaisons hydrogène et relient un atome H d'une molécule à un atome O d'une molécule voisine.

liaisons hydrogène dans l'eau

Diagramme d'état

Un diagramme d'état est un graphique permettant de déterminer l'état dans lequel se trouve un corps pur pour une température et une pression donnée. Ce diagramme représente la température en abscisses et la pression en ordonnées.

diagramme d'état de l'eau

Dans chacune des trois régions le corps se trouve sous un seul état :

  • Au point E (20 K ; 0,01 bar) l'eau est solide
  • Au point F (500K ; 1000 bar) l'eau est liquide

Sur chacune des trois frontières le corps se trouve sous deux états :

  • Au point D (270 K ; 0,01 bar) l'eau est solide ET liquide
  • Au point B (560K ; 100 bar) l'eau est liquide ET gaz

Au point triple (croisement des frontières) l'eau est dans les trois états à la fois.

Au delà du point C l'eau est à l'état supercritique, c'est à dire qu'elle a un comportement intermédiaire entre un liquide et un gaz.

Changement d'état

On peut changer l'état d'un corps de plusieurs façons :

  • En modifiant la température : A → B (fusion)
  • En modifiant la pression : H → B (liquéfaction)
  • En modifiant la température et la pression : G → H (vaporisation)

Lors du changement d'état le corps doit recevoir (ou céder) de l'énergie. Chaque changement d'état nécessite sa propre énergie massique.

Exemples : cas de l'eau

  • énergie massique de vaporisation : 2 260 J/g
  • énergie massique de fusion : 330 J/g

On voit que la fusion demande moins d'énergie que la vaporisation. Autrement dit il est plus facile de faire fondre 1kg de glace que de faire s'évaporer 1 kg d'eau.


Diagramme (P,T) du butane

changement d'état du butane

Remarque : cas de l'eau

Pour rappel il faut 4,18 J pour élever de 1°C 1g d'eau alors qu'il faut 330J pour faire fondre 1g de glace...


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