Transformation physique

Transformation physique

Quand la glace fond, l'eau s'évapore ou la buée se dépose, l'espèce chimique reste la même, c'est l'agitation des entités qui change. Bienvenue dans les transformations physiques.

À la fin de ce chapitre, tu sauras :

nommer les 6 changements d'état entre solide, liquide et gaz ;

écrire l'équation symbolique d'un changement d'état ;

décrire au niveau microscopique les états s, l, g et leurs transformations ; distinguer fusion et dissolution ;

identifier un changement endothermique ou exothermique et calculer Q = m × L.

Les trois états physiques

Dans la vie courante, la matière se présente sous 3 états physiques notés à l'aide d'une lettre entre parenthèses :

(s) Solide · forme propre, volume propre.

(l) Liquide · pas de forme propre, volume propre.

(g) Gazeux · ni forme, ni volume propre.

Changement d'état Passage d'un état physique à un autre. Pendant une transformation physique, l'espèce chimique ne change pas, seul son état change.

Les 6 changements d'état

Entre 3 états on peut faire 6 transitions. Chacune a son nom et un exemple du quotidien.

Fusion La glace qui fond au soleil ; le magma sous nos pieds.

Solidification La lave qui se fige ; l'eau qui devient glace au congélateur.

Vaporisation L'eau qui bout dans une casserole ; le pop-corn qui éclate.

Liquéfaction La buée sur une vitre froide ; les nuages.

Sublimation La neige carbonique qui « fume » ; la lyophilisation.

Condensation Le givre sur une vitre par grand froid.

Écriture symbolique

Équation d'un changement d'état On écrit la formule chimique de l'espèce dans son état initial → dans son état final, en précisant l'état entre parenthèses (s), (l) ou (g).

Fusion de la glace : H_2O (s) → H_2O (l) Vaporisation de l'eau : H_2O (l) → H_2O (g) Sublimation du diiode : I_2 (s) → I_2 (g) Point clé

La formule chimique est identique à gauche et à droite de la flèche : c'est ce qui caractérise une transformation physique.

Modélisation microscopique

Dans tous les états, les entités (atomes, molécules, ions) sont animées d'une agitation thermique. Ce qui change, c'est leur arrangement et leurs interactions.

Solide (s) Entités fortement liées, ordonnées, qui vibrent sur place.

Liquide (l) Entités proches, en mouvement, avec des liaisons faibles.

Gaz (g) Entités libres, désordonnées, sans interactions notables.

L'idée clé Lors d'une transformation physique, l'espèce chimique ne change pas : ce sont uniquement l'agitation et les interactions entre entités qui évoluent.

Fusion ≠ dissolution

Quand le sucre disparaît dans le café chaud, est-ce qu'il « fond » ? Non, il se dissout.

Fusion Changement d'état physique : un solide pur passe à l'état liquide sous l'effet de la chaleur. Exemple : la glace qui fond.

Dissolution Les entités d'un solide sont séparées et dispersées par un solvant (sans changement d'état du solvant). Exemple : le sucre dans l'eau.

Comment trancher rapidement ?

S'il y a un solvant qui « avale » le solide, c'est une dissolution. S'il n'y a qu'une seule espèce qui passe de solide à liquide grâce à la chaleur, c'est une fusion.

Endothermique ou exothermique ?

Tout changement d'état met en jeu un transfert d'énergie entre le système et le milieu extérieur.

Endothermique Le système absorbe de l'énergie ; le milieu extérieur se refroidit. Q > 0.Fusion · Vaporisation · Sublimation Exothermique

Le système libère de l'énergie ; le milieu extérieur se réchauffe. Q < 0.Solidification · Liquéfaction · Condensation Une astuce pour s'en souvenir

Quand on monte dans le « niveau d'énergie » des états (s → l → g), il faut fournir de l'énergie : la transformation est endothermique. Quand on descend, le système la rend : c'est exothermique.

Énergie massique de changement d'état

Pendant un changement d'état d'un corps pur, la température reste constante (palier) tant que les deux états coexistent.

Énergie massique L Énergie nécessaire pour transformer 1 kg d'une espèce d'un état à un autre. Q = m × L énergie en J masse en kg en J·kg⁻¹ Signe de L

Fusion, vaporisation, sublimation : L > 0 (endothermique).

Solidification, liquéfaction, condensation : L < 0 (exothermique).

Les L de deux changements inverses sont opposés.

Ce qu'il faut retenir

3 états physiques : solide (s), liquide (l), gazeux (g), et 6 changements d'état entre eux.

Lors d'une transformation physique, la formule chimique ne change pas : seuls l'agitation et les interactions entre entités évoluent.

Écriture symbolique : H_2O (s) → H_2O (l) (fusion).

Fusion ≠ dissolution : la fusion est un changement d'état (chaleur), la dissolution sépare les entités d'un solide grâce à un solvant.

Endothermique (Q > 0) : fusion, vaporisation, sublimation. Exothermique (Q < 0) : solidification, liquéfaction, condensation.

Énergie massique : Q = m × L, avec Q en J, m en kg et L en J·kg⁻¹.