Transitions Multiphasiques - Physique-Chimie Seconde

• 1 Changement d'état à température constante
• 2 Coexistence de deux phases en équilibre
• 3 Pression et température déterminées
• 4 Absorption ou libération de chaleur latente

• 1 Les transitions endothermiques absorbent de l'énergie
• 2 Les transitions exothermiques libèrent de l'énergie
• 3 L'énergie est utilisée pour rompre ou former des liaisons intermoléculaires

• 1 Les lignes rouges représentent les transitions multiphasiques
• 2 Sur ces lignes, deux phases coexistent
• 3 Le point triple : les trois phases coexistent
• 4 Le point critique : fin de la coexistence liquide-gaz

• Q : Quantité de chaleur échangée (en joules, J)
• m : Masse de la substance (en kilogrammes, kg)
• L : Chaleur latente spécifique (en J/kg)

• L_f : Chaleur latente de fusion (J/kg)
• L_v : Chaleur latente de vaporisation (J/kg)
• L_s : Chaleur latente de sublimation (J/kg)

• Masse : m = 500 g = 0,5 kg
• Chaleur latente de fusion : L_f = 334 000 J/kg
• Température : constante à 0°C pendant la transition

Q = m × L_f

Q = 0,5 × 334 000

Q = 167 000 J = 167 kJ

• Quel est le changement d'état concerné ?
• Quelle est la température pendant ce changement ?
• Quelle formule utiliser ?

• Identifier le type de transition multiphasique
• Extraire les données nécessaires
• Appliquer la formule Q = m × L
• Effectuer le calcul

• Masse d'eau : m = 200 g = 0,2 kg
• Chaleur latente de vaporisation : L_v = 2 260 000 J/kg
• Température constante pendant la transformation

Q = m × L_v

Q = 0,2 × 2 260 000

Q = 452 000 J = 452 kJ

1. Fusion de la glace (0°C) → eau (0°C)
2. Échauffement de l'eau de 0°C à 100°C
3. Vaporisation de l'eau (100°C) → vapeur (100°C)

Q₁ = m × L_f

Q₁ = 1,5 × 334 000

Q₁ = 501 000 J

Q₂ = m × c × ΔT

Q₂ = 1,5 × 4 180 × (100 - 0)

Q₂ = 1,5 × 4 180 × 100

Q₂ = 627 000 J

Q₃ = m × L_v

Q₃ = 1,5 × 2 260 000

Q₃ = 3 390 000 J

• Faire bouillir de l'eau : la température reste à 100°C pendant l'ébullition
• Faire fondre du beurre ou du chocolat
• Geler des aliments : libération de chaleur lors de la solidification
• Utilisation d'autocuiseurs : exploitation des propriétés de la vapeur

• Les climatiseurs utilisent la chaleur latente de vaporisation des fluides frigorigènes
• Les réfrigérateurs fonctionnent selon le même principe
• La transpiration refroidit le corps par évaporation (chaleur latente)

• Formation des nuages par condensation de la vapeur d'eau
• Fusion des glaciers
• Neige qui fond lentement en absorbant la chaleur
• Formation de la rosée et du givre

• Un récipient transparent résistant à la chaleur
• De l'eau
• Des glaçons
• Un thermomètre
• Une source de chaleur (plaque électrique)
• Un chronomètre

1. Placer des glaçons dans le récipient avec un peu d'eau
2. Placer le thermomètre dans l'eau
3. Chauffer doucement et observer la température
4. Observer ce qui se passe à 0°C (fusion) et à 100°C (ébullition)
5. Noter que la température reste constante pendant les transitions

• Une transition multiphasique est un changement d'état avec coexistence de deux phases
• Elle se produit à température constante
• Elle implique un échange d'énergie (chaleur latente)

• Fusion (solide → liquide)
• Solidification (liquide → solide)
• Vaporisation (liquide → gaz)
• Condensation (gaz → liquide)
• Sublimation (solide → gaz)
• Condensation directe (gaz → solide)

Q = m × L

Où Q est la chaleur échangée, m la masse, et L la chaleur latente spécifique

Pendant une transition multiphasique :

• A) La température augmente continuellement
• B) La température diminue continuellement
• C) La température reste constante
• D) La température varie aléatoirement

Réponse correcte : C) La température reste constante

La chaleur latente de fusion de la glace est environ :

• A) 334 J/kg
• B) 334 000 J/kg
• C) 2 260 000 J/kg
• D) 4 180 J/kg

Réponse correcte : B) 334 000 J/kg

Quand de l'eau bout à 100°C, elle subit une transition :

• A) Fusion
• B) Vaporisation
• C) Sublimation
• D) Condensation

Réponse correcte : B) Vaporisation