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Les changements d’état : noms, schéma et exemples

L’essentiel

Les changements d’état sont les passages d’un état de la matière à un autre. Il y en a six : la fusion (solide à liquide), la solidification (liquide à solide), la vaporisation (liquide à gazeux), la liquéfaction (gazeux à liquide), la sublimation (solide à gazeux) et la condensation (gazeux à solide).

Les six changements d’état

Un changement d’état modifie l’état physique d’un corps, sans changer ses molécules. Chaque passage entre les états solide, liquide et gazeux porte un nom précis.

Nom de chaque passage
État de départÉtat d’arrivéeNomExemple
SolideLiquideFusionUn glaçon fond
LiquideSolideSolidificationL’eau gèle
LiquideGazeuxVaporisationL’eau bout
GazeuxLiquideLiquéfactionDe la buée se forme sur un miroir
SolideGazeuxSublimationLa neige carbonique disparaît sans fondre
GazeuxSolideCondensationLe givre se dépose sur une vitre

Astuce : Dans la vie courante, on dit « condensation » pour la buée. En physique-chimie, le passage de gazeux à liquide s’appelle liquéfaction.

Le schéma des changements d’état

Pour dessiner le schéma, place les trois états aux sommets d’un triangle : solide, liquide, gazeux. Relie chaque paire d’états par deux flèches de sens opposés, et note le nom du passage sur chacune.

Les passages vers un état plus désordonné demandent un apport d’énergie : fusion, vaporisation, sublimation. Les trois autres libèrent de l’énergie.

Les trois états de la matière

Propriétés des états de la matière
ÉtatForme propreVolume propreMolécules
SolideOuiOuiRapprochées et ordonnées
LiquideNonOuiRapprochées et désordonnées
GazeuxNonNonÉloignées et très agitées

Les changements d’état de l’eau

Pendant un changement d’état d’un corps pur, la température reste constante : la courbe de température présente un palier. Tant qu’il reste de la glace dans de l’eau, la température du mélange reste à 0 °C. Un mélange, comme l’eau salée, n’a pas de palier net.

L’ébullition est une vaporisation rapide, avec des bulles dans tout le liquide. L’évaporation est une vaporisation lente, en surface, qui se produit même à température ambiante.

À la pression atmosphérique normale, l’eau pure fond à 0 °C et bout à 100 °C.

Ce qui change et ce qui ne change pas

  • La masse se conserve : 100 g de glace donnent 100 g d’eau liquide.
  • Le volume change en général. L’eau a un comportement particulier : son volume augmente d’environ 9 % en gelant.
  • La nature des molécules ne change pas : un changement d’état est une transformation physique.
  • Une bouteille pleine d’eau peut éclater au congélateur, car la glace prend plus de place que l’eau liquide. 1,0 L d’eau donne environ 1,09 L de glace.

L’énergie d’un changement d’état

En seconde, on calcule l’énergie échangée avec E = m × L, où m est la masse et L l’énergie massique de changement d’état. Pour la fusion de la glace, L vaut environ 334 kJ/kg : faire fondre 2,0 kg de glace demande 2,0 × 334 = 668 kJ.

Températures de changement d’état à pression normale, valeurs approchées
Corps purFusionÉbullition
Eau0 °C100 °C
Éthanol−114 °C78 °C
Mercure−39 °C357 °C
Fer1 538 °C2 862 °C

Les erreurs à éviter

  • La vapeur blanche au-dessus de la casserole est un gaz Ce sont de fines gouttelettes d’eau liquide

    La vapeur d’eau gazeuse est invisible. Le nuage blanc montre qu’elle s’est liquéfiée.

  • La glace devient plus légère en fondant La masse reste la même

    Lors d’un changement d’état, seul l’arrangement des molécules change.

  • Passage de gazeux à liquide : condensation Passage de gazeux à liquide : liquéfaction

    En cours, condensation désigne le passage de gazeux à solide.

Exercices corrigés

  1. 1. Comment s’appelle le passage de l’état solide à l’état liquide ?

    Voir la correction

    La fusion. Un solide qui devient liquide subit une fusion.

  2. 2. Comment s’appelle le passage de l’état gazeux à l’état liquide ?

    Voir la correction

    La liquéfaction. C’est la liquéfaction, comme la buée sur un miroir.

  3. 3. Comment s’appelle le passage direct de l’état solide à l’état gazeux ?

    Voir la correction

    La sublimation. La sublimation fait passer de solide à gazeux, sans étape liquide.

  4. 4. 200 g de glace fondent entièrement. Quelle est la masse d’eau liquide obtenue ?

    Voir la correction

    200 g. La masse se conserve.

  5. 5. De l’eau pure est en train de bouillir sous pression normale. On chauffe plus fort. Que devient sa température ?

    Voir la correction

    Elle reste à 100 °C. Pendant le palier de changement d’état, la température du corps pur reste constante.

  6. 6. Quelle énergie faut-il pour faire fondre 500 g de glace, si L = 334 kJ/kg ?

    Voir la correction

    167 kJ. m = 0,500 kg, donc E = 0,500 × 334 = 167 kJ.

Questions fréquentes

Quel est le nom du passage de gazeux à solide ?

La condensation, aussi appelée condensation solide. Le givre qui se forme directement à partir de la vapeur d’eau en est un exemple.

À quelle température l’eau devient-elle gazeuse ?

Elle bout à 100 °C sous la pression atmosphérique normale. Mais l’eau s’évapore aussi lentement à toutes les températures.

Un changement d’état est-il une transformation physique ou chimique ?

C’est une transformation physique : les molécules restent les mêmes, seules leur disposition et leur agitation changent.

Pour aller plus loin