Changement d'état

Les substances existent généralement en l'un de trois phases:solide, liquide ou gazeux. Le passage d'une phase à une autre change considérablement l'ordre et la tenue des molécules. Les molécules passent d'une phase à l'autre lorsque leur énergie interne leur permet d'être dans l'un ou l'autre état.

Cela dépend de facteurs tels que les forces intermoléculaires à l'état plus condensé et la pression exercée sur la substance. La température est le reflet de l'énergie interne, donc les points de transition de phase sont souvent décrits en termes de température à une certaine pression. Par exemple, comparez l'eau et l'acétone.

Alors que l'eau présente de fortes liaisons hydrogène, les molécules d'acétone présentent de faibles forces dipôle-dipôle. En raison des forces d'attraction plus fortes, il faut plus de chaleur pour transformer l'eau en vapeur. Cela explique pourquoi à une pression donnée, le point d'ébullition de l'acétone est inférieur à celui de l'eau.

Les transitions de phase se produisent molécule par molécule, donc les phases coexistent pendant la transition. Jusqu'à ce que la transition de la masse soit terminée, la température ne change pas même si la chaleur circule vers ou depuis la substance. Une observation similaire est faite lorsque la chaleur est fournie à l'eau.

La température de l'eau augmente jusqu'à ce qu'elle atteint son point d'ébullition, auquel les deux phases liquide et gaz coexistent. Un chauffage supplémentaire n'augmente pas la température de l'eau liquide au-delà de son point d'ébullition;au lieu de cela, il ne provoque qu'une ébullition plus rapide. Le changement d'énergie nécessaire pour qu'une mole d'une substance subisse complètement cette transition sans changement de température est appelée chaleur molaire ou enthalpie molaire de cette transition.

Si une substance absorbe de la chaleur pour subir une transition, l'enthalpie de la transition est positive, ce qui en fait un processus endothermique. Transitions dans lesquelles la substance perd de la chaleur ont des valeurs d'enthalpie négatives, ce qui les rend exothermiques. Si une substance est conservée à un point de transition dans un système fermé, les processus de transition opposés atteindront un état d'équilibre dynamique.