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Constitution et transformation de la matière : transformation physique

I- Changements d’états des corps purs

1- Transformation physique

Rappel : La matière peut se trouver sous 3 états (plus un quatrième, le plasma, non détaillé dans ce cours) :
A l'état solide , la matière est alors ordonnée, les entités sont fortement liées entre elles.
A l'état liquide, la matière est peu ordonnée, les entités peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres
A l'état gazeux, la matière est dans un état désordonné, il y a peu ou pas d’interactions entres les entités.

Définition : Lorsqu’une espèce chimique change d’état, alors elle subit une transformation physique.

Fusion -> Vaporisation -> Condensation
Sublimation <- Solidification <- Liquéfaction 

2- Modélisation des changements d’états

Les changements d’états d’un corps pur se fait à température constante. Deux états coexistent au cours de
l’apport de chaleur permettant la transformation physique.

3- Ecriture symbolique d’un changement d’état

Un changement d’état physique est modélisé par :
- le nom de l’espèce chimique avec, entre parenthèse, l’état physique initial : s pour solide, l pour liquide, g
pour gaz
- une flèche
- le nom de l’espèce chimique avec, entre parenthèse, l’état physique après transformation.

Exemple : fusion de l’eau H2O(s) → H2O(l)


II- Energie de changement d’état

1- Transformations endothermique ou exothermique

Rappel : un échange de chaleur, appelé également transfert thermique, entre un corps et le milieu dans lequel il
se trouve, est noté Q. Son unité est joule, symbole J. Il s’agit d’un échange d’énergie.

Définition : Si le corps reçoit de la chaleur Q alors celle-ci est comptée positivement. Si le corps fournit de la
chaleur Q alors Q est négative.

Rappel : 1 kJ = 1000 J = 10(3) J et 1 kg = 1000 g = 10(3) g

Définition : A température constante, un changement d’état d’un corps pur est endothermique si le corps reçoit
de la chaleur Q de la part du milieu extérieur : Q > 0

La fusion, la vaporisation et la sublimation sont des transformations endothermiques. En effet, lors de
ces changements d’état, l’espèce chimique atteint un état d’énergie plus désordonnée donc son énergie
augmente ! Pour gagner de l’énergie il faut que l’espèce chimique reçoive de l’énergie du milieu extérieur.

Définition : A température constante, un changement d’état d’un corps pur est exothermique si ce corps fournit
la chaleur Q au milieu extérieur : Q < 0

Les changements d'états exothermiques sont des changements qui donnent de l'énergie au milieu
extérieur. Donc ce changement doit passer d'un état d'énergie à un état avec plus d'énergie. Donc d'un
état ordonné vers un état plus ordonné d'où solidification, liquéfaction et condensation

Comment refroidir une pièce grâce à un changement d’état d’un corps ?
Pour refroidir une pièce il faut une transformation qui va capter la chaleur, donc un transformation qui
a besoin de l'énergie de l'extérieur car sa propre énergie doit augmenter. On a donc Q > 0. Donc des
réactions endothermiques qui sont les opposées des réactions exothermiques. On a alors évaporation,
sublimation et fusion.

2- Chaleur latente L de changement d’état

Définition : La chaleur latente L de changement d’état d’un corps correspond à l’énergie Q qu’un
kilogramme de ce corps échange pour passer d’un état (solide liquide, gaz) à un autre état :
Unités légales : Q en joule (J), m en kilogramme (kg), L en J/kg = J.kg-1
La chaleur latente est appelée également énergie massique de changement d’état.