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2.14: États de l'eau
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États de l'eau
 
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2.14: États de l'eau

L’eau existe dans trois états principaux : solide (glace), liquide et gaz (vapeur). L’eau d’état dépend des forces intermoléculaires qui rassemblent les molécules d’eau et de l’énergie cinétique qui les sépare.

L’eau gèle lorsque les forces intermoléculaires sont plus grandes que l’énergie cinétique. Contrairement à la plupart des autres substances, l’eau est moins dense à l’état solide qu’elle ne l’est dans son état liquide. C’est parce que chaque molécule d’eau est capable de se lier avec quatre molécules, formant une organisation spatiale et tétraèdre. Cette caractéristique de l’eau permet à la glace de flotter. Sans glace flottante, les plans d’eau gèleraient de bas en haut, tuant la vie aquatique.

Lorsque l’énergie cinétique est appliquée à la glace sous forme de chaleur, la glace fond dans l’eau liquide. Dans cet état, les liens entre les molécules d’eau se brisent et se forment à nouveau constamment. Lorsque la glace fond, la température de l’eau reste au point de fusion jusqu’à ce que le volume entier soit liquide. Ce n’est qu’alors que la température de l’eau augmentera au-delà du point de fusion.

Comme l’énergie cinétique domine les forces intermoléculaires, l’eau liquide (ou même la glace) se transforme en gaz. Le processus de production de vapeur à partir d’eau liquide est appelé vaporisation. Des augmentations de l’énergie cinétique peuvent se produire à l’intérieur de l’échantillon, comme avec l’ébullition, ou peut se produire à la surface lorsque l’eau s’évapore. Le processus par lequel un gaz est généré directement à partir d’un solide, sans passer par une phase liquide, est appelé sublimation. Cette transition dépend de la basse pression atmosphérique, ce qui augmente les effets de l’énergie cinétique.

Lorsque l’énergie cinétique tombe, la vapeur peut passer en liquide, un processus appelé condensation, ou directement dans un solide, un processus appelé dépôt ou désouglination. La condensation explique la pluie, et les dépôts expliquent la neige.

Dans la recherche d’autres planètes biocompatibles, la présence d’eau est une caractéristique cruciale, en particulier sous forme liquide, parce que la vie sur Terre a commencé dans l’eau. Encelade est une lune couverte de glace de Saturne qui a des panaches d’eau ou des geysers sur son pôle sud. Cela a d’abord suscité beaucoup de débats sur la question de savoir si Encelade a de l’eau liquide sous la glace, car les panaches ont été trouvés pour transporter à la fois de la vapeur et de la glace. Cependant, l’orbite de la lune autour de Saturne et d’autres indices suggèrent la présence d’un vaste océan liquide à Encelade, ce qui le rend potentiellement hospitalier pour la vie.


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