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FUSION ET SOLIDIFICATION

 

I. Fusion de la glace

Prenons le graphique intitulé "évolution de la température lors de la fusion de la glace".
Que raconte-t-il ? Quelle expérience a permis d'établir ce graphique ?

Pour réaliser ce graphique, nous avons pris de la glace et l'avons laissé fondre.
Nous avons mesuré la température avec un thermomètre et le temps avec un chronomètre.
Au début (à t = 0 min), la température de la glace était de - 6°C.
Une minute plus tard (à t = 1 min), la glace était à - 4°C.
La température augmente tout le long de l'expérience.
Il y a un palier à 0°C : c'est la température de fusion de la glace.

La température reste constante le temps que toute la glace fonde.
Une fois que toute la glace a fondu, l'eau issue de la fonte de la glace continue de se réchauffer et la température continue d'augmenter.
9 minutes après le début de l'expérience, la température de l'eau est de 1°C.
A t = 10 min, l'eau est à 4°C.

II. Solidification de l'eau

Faisons maintenant l'expérience contraire de solidification de l'eau.
Nous plaçons un tube à essais contenant de l'eau (pure, en réalité, de l'eau distillée) dans un mélange réfrigérant.
Dans l'eau du tube à essais, nous mettons un thermomètre et un agitateur.
L'agitateur sert à ce que toute l'eau soit à la même température (nous dirons que la température de l'eau soit homogène).
Lorsque l'expérience commence, nous lançons le chronomètre.
Nous mesurons la température et le temps toutes les minutes et nous obtenons le tableau de valeurs suivant.

Avec ce tableau, nous faisons un graphique.

III. Comparaison

Comparons les deux graphiques (fusion et solidification).

Comparaison des deux graphiques
Similitudes Différences

Présence d'un palier de température à 0°C dans les deux cas.

Dans la fusion, la température augmente en fonction du temps.
Dans la solidification, la température diminue en fonction du temps.

Les deux courbes sont symétriques : nous pourrions les superposer en pliant l'une sur l'autre comme le papillon plie ses ailes.

Nous le savions déjà : les changements d'états sont inversibles.

Nous observons également dans ces deux expériences un palier de température à 0°C.
Les températures de fusion et de solidification de l'eau sont les mêmes : 0°C.

Notons également que la glace peut avoir différentes températures.
Comment pouvons-nous définir la température de 0°C, puisque ce n'est pas la température de la glace ?...
Qu'observons-nous à 0°C dans les expériences ?
Nous observons qu'à 0°C, il y a à la fois de la glace ET de l'eau.

Nous dirons que 0°C est la température de la glace fondante (à pression normale).

IV. Avec un autre corps pur

Avec du cyclohexane, en faisant les expériences de fusion et de solidification, nous obtenons les mêmes types de courbes avec un palier, mais à une température différente de celle de l'eau.
 

V. Avec un mélange

Avec un mélange, comme de l'eau salée, il n'y pas de palier de température. La température continue de varier lors du changement d'état.
L'eau salée commence à se solidifier en dessous de 0°C.

 

VI. Applications

Pour distinguer un corps pur d'un mélange, nous pouvons établir les courbes de changement d'états.
S'il y a un palier de température, c'est un corps pur, sinon, c'est un mélange.
Déterminer les températures de changements d'état permet de surcroît d'identifier le corps pur en question grâce à des catalogues.

L'eau salée commence à se solidifier en dessous de 0°C : pour éviter ou éliminer le verglas, nous salons les routes.

 


Pistes :
>>> Comment distinguer un mélange et un corps pur ?...
>>> Pouvons-nous séparer les constituants d'un mélange et comment ?...
>>> Y a-t-il différents mélanges d'eau salée ?...