Transformation physique

Identifier, parmi les exemples du quotidien suivants, lesquels sont des changements d'état. Si oui, écrire l'équation correspondante avec les états (s, l, g).

1. La vapeur d'eau $\mathrm{H_2O(g)}$ givre au contact d'un pare-brise.
2. Du carbone $\mathrm{C(s)}$ brûle.
3. De l'éther $\mathrm{C_4 H_{10} O\,(l)}$ se vaporise.
4. Du fer $\mathrm{Fe(s)}$ rouille.
5. L'huile d'olive (acide oléique $\mathrm{C_{18} H_{34} O_2}$) se fige au réfrigérateur.
6. Une casserole en cuivre $\mathrm{Cu(s)}$ chauffe au contact d'une flamme.
7. De l'argent $\mathrm{Ag(s)}$ fond à 962 °C.
8. Un nuage d'eau liquide se forme dans le ciel.

Voici deux modèles microscopiques. Identifier la transformation représentée dans chaque cas (a) et (b), puis associer chaque exemple ci-dessous à l'un de ces modèles.

1. Un fil d'aluminium est chauffé dans une fonderie pour être recyclé.
2. Un morceau de sucre est introduit dans un café.
3. Un glacier fond.
4. Un médicament pour enfant est préparé en mélangeant de la poudre et de l'eau.

La courbe ci-dessous représente, à pression atmosphérique constante, l'évolution de la température au cours du temps lors du chauffage de l'éthanol $\mathrm{C_2 H_6 O}$ initialement à l'état solide.

1. Repérer les zones du graphique correspondant aux changements d'état.
2. Décrire l'évolution de l'agitation thermique lors de chaque changement d'état.
3. Écrire l'équation de chaque changement d'état.

L'aluminium issu des canettes et des capsules de café est facilement recyclable. Il faut une énergie de $Q = 500\ \text{J}$ pour faire fondre $m = 1{,}26\ \text{g}$ d'aluminium solide.

1. Identifier le caractère endothermique ou exothermique de ce changement d'état.
2. Calculer l'énergie massique de fusion $L_f$ de l'aluminium, en $\text{kJ}\cdot\text{kg}^{-1}$.

La sueur est un liquide biologique constitué principalement d'eau, mais aussi de sels minéraux et d'urée. Son évacuation par la transpiration permet à l'organisme de réguler sa température interne à 37 °C.

1. Citer l'espèce chimique majoritairement évacuée par la transpiration.
2. Nommer le changement d'état de cette espèce lorsque la transpiration « sèche ».
3. Écrire l'équation de ce changement d'état.
4. Préciser son caractère endothermique ou exothermique.
5. Quel système cède de l'énergie ? À quoi la cède-t-il ?
6. Expliquer ainsi la sensation de fraîcheur quand on transpire et qu'il y a un courant d'air.

Un briquet contient un hydrocarbure à l'état liquide, sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. En comprimant un gaz, on peut le liquéfier ; plus sa température d'ébullition est élevée, plus il est facile à liquéfier. Pour le remplir, on hésite entre les quatre hydrocarbures du document 2.

1. Dans quel état se trouvent les quatre hydrocarbures du document 2 à température ambiante (≈ 20 °C) ?
2. Déduire quel gaz est choisi pour remplir le briquet.
3. Écrire l'équation de la transformation physique qui se produit lorsqu'on appuie pour libérer le gaz.
4. La combustion de ce gaz dans le dioxygène est-elle aussi une transformation physique ?

Le diiode $\mathrm{I_2}$ en solution dans l'éthanol est un antiseptique. À température et pression ambiantes, le diiode solide se sublime facilement (expérience classique de TP, sublimation bien visible dès un léger chauffage).

Donnée : énergie massique de sublimation du diiode $L_\text{sublimation} = 2{,}27 \times 10^{5}\ \text{J}\cdot\text{kg}^{-1}$.

1. La préparation de la solution de diiode dans l'éthanol est-elle une fusion ou une dissolution ?
2. Écrire l'équation de la sublimation du diiode.
3. Expliquer l'évolution de l'arrangement des molécules de diiode lors de la sublimation.
4. En déduire le caractère endothermique ou exothermique de ce changement d'état. Est-ce en accord avec la donnée ?
5. Calculer l'énergie $Q$ absorbée par une masse $m = 5{,}0\ \text{g}$ de diiode pour se sublimer.
6. Au cours de l'expérience, on place un ballon rempli de glace au-dessus du diiode. Quel est l'objectif recherché ?
7. Proposer un exemple, dans la nature, du changement d'état inverse de la sublimation.