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EBULLITION ET CORPS PUR

 

Trouvons les histoires racontées par les graphiques suivants et comparons-les.
Rappel : comparer c'est rechercher les différences et les similitudes, ce qui est différent et ce qui est pareil.
 

Comparaison des deux graphiques
Similitudes Différences

La température augmente au fur et à mesure que le temps passe (on dira : la température augmente en fonction du temps).

Dans le graphique avec l'eau (pure), la température reste la même pendant un moment (on dira : la température reste constante).
Dans le graphique avec l'eau salée, la température n'est jamais la même.

 

Dans le graphique avec l'eau (pure), nous pouvons dire que la courbe ressemble à une marche d'escalier : la partie droite de la courbe où la température reste constante s'appelle un palier.
Ce palier correspond à un changement d'état.

Qu'appelons-nous un corps pur ?
Un corps pur est un corps dont toutes les molécules sont identiques.

Les corps purs ont une propriété particulière :
les corps purs changent d'état à température constante.

C'est une façon de les identifier.
Il existe des livres avec les températures de changement d'états des corps purs.

Par exemple, à pression normale, l'eau bout à 100°C.

 

Au contraire, durant le changement d'état d'un mélange, la température varie : il n'y a pas de palier sur le courbe de changement d'états.

 

Que se passe-t-il au niveau moléculaire ?

Dans un corps pur, tout se passe comme si toutes les molécules étaient solidaires les unes des autres. Elles passent d'un état à un autre toutes ensembles.

Dans un mélange, les molécules ne sont pas solidaires : certaines passent à un autre état sans attendre les autres, la température continue de changer.

Revenons sur l'eau pure.
Les molécules d'eau qui forment l'eau liquide sont proches les unes des autres et peuvent glisser les unes sur les autres.
En chauffant l'eau, les molécules s'agitent de plus en plus. Quand elles sont suffisamment excitées, elles s'éloignent des autres et passent dans l'air au dessus de l'eau en formant un gaz, la vapeur d'eau.
Nous l'avons vu, l'air, comme tous les gaz, possède une masse : il pèse.
Si l'eau, comme tous les liquides, a une surface (sa surface libre, celle en contact avec l'air) plane et horizontale, c'est que l'air s'appuie dessus, la compresse.
Les molécules de l'air, comme toutes les molécules de gaz, sont très éloignées les unes des autres, s'agitent et se déplacent en tous sens.
Elles frappent la surface de l'eau, ce qui la rend plane.
Les molécules de l'air appuient sur l'eau et s'opposent à ce que les molécules d'eau passent à l'état gazeux.
Plus les molécules de l'air frappent souvent sur l'eau, et plus les molécules d'eau ont du mal à "sortir de l'eau".
Inversement, moins les molécules de l'air frappent l'eau, et plus les molécules d'eau peuvent passer à l'état gazeux.
Le nombre de fois où les molécules d'un gaz frappent sur les parois est mesurée par la pression.

Voilà pourquoi la température d'ébullition de l'eau dépend de la pression.
Nous pouvons faire une expérience pour vérifier ce modèle.
Faisons bouillir de l'eau dans un récipient où la pression est plus forte : c'est la cocotte minute (autocuiseur).
Ou abaissons la pression dans un récipient, comme dans une cloche, et observons ce qui se passe : nous avons placé de l'eau qui vient de bouillir dans une cloche où nous abaissons la pression (en pompant l'air) : l'eau bout de nouveau.
C'est pour la même raison qu'en très haute montagne, où l'air est plus rare et donc la pression plus faible, que l'eau bout vers 85°C.