Bonjour,
Si on a un verre d'eau placée dans une enceinte fermée, l'eau va s'évaporer.
Au bout d'un moment on aura un équilibre entre l'eau liquide et l'eau vapeur (gouverné par la pression de vapeur saturante de l'eau à la temperature de l'enceinte).
Mais, cet équilibre est un équilibre dynamique.
--> Mais qu'est-ce qui fait que c'est dynamique et non statique? Quelles interactions font cela?
c'est dynamique car à tout moment tu as des molécules qui passent de liquide à vapeur et inversement, c'est un équilibre car le nombre de molécules passant du liquide à la vapeur pendant un temps donné est égal au nombre de celles qui passent de la vapeur au liquide.
En général les équilibres chimiques sont dynamiques. Quand la cinétique est très lente, on peut approximer à statique, mais je ne suis pas tout à fait sur qu'il existe de réels équilibres statiques en chimie.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Merci Mach3, mais qu'est-ce qui créé cette dynamique? Seulement une différence de potentiel chimique ou bien certaines interactions?
Cette dynamique est spontanée (c'est de l'agitation thermique), elle n'est pas causée par la différence de potentiel chimique. En revanche, le flux net des molécules d'eau entre la phase liquide et la phase vapeur est lié à la différence de potentiel chimique.
Dans le cas d'un verre d'eau dans une enceinte fermée remplie d'air, c'est assez simple à décrire. En gros l'eau liquide va émettre, spontanément, à cause de l'agitation thermique, des molécules d'eau vers la phase vapeur, on peut supposer ici, sans trop d'erreur que le flux de l'eau liquide vers la phase vapeur est constant. En gros chaque molécule d'eau du liquide aura une certaine probabilité de s'échapper, qui dépendra de sa vitesse et du travail à fournir pour se libérer des interactions qu'elle a avec les autres. De l'autre coté, on a la phase vapeur qui au départ ne contient que de l'air (on va considérer qu'il est sec). Il n'y a donc pas de flux de la phase vapeur vers la phase liquide.
L'air va donc commencer à se charger en molécules d'eau. A partir de là un flux apparait de la phase vapeur à la phase liquide et il est d'autant plus grand qu'il y a de molécules d'eau dans cette phase. En gros quand une molécule d'eau de la phase vapeur arrive, au hasard de ses mouvements, sur la phase liquide, il y aura une certaine probabilité qu'elle ricoche et reparte, et une autre qu'elle pénètre le liquide et s'y retrouve piégée (pour une durée plus ou moins longue).
A mesure que la pression partielle en eau de la phase vapeur augmente (donc que le nombre de molécules d'eau dans cette phase augmente), il y a de plus en plus de molécules d'eau qui croisent le liquide sur leur route et peuvent s'y retrouver piégées : le flux de la phase vapeur vers la phase liquide augmente. Le flux net (somme des deux flux) du liquide vers la vapeur diminue.
Au bout d'un moment, les deux flux tendront à être égaux, le flux net devenant nul : on est à l'équilibre. La pression partielle de l'eau dans la phase vapeur a alors une valeur très précise (qui dépend de la température), la valeur qui fait que le flux de la vapeur vers le liquide égale celui du liquide vers la vapeur.
On constate qu'au cours du processus, le potentiel chimique de l'eau dans la phase vapeur n'a cessé d'augmenter jusqu'à atteindre la valeur du potentiel chimique de l'eau dans le liquide. On peut donc dire, d'une manière effective, que la différence de potentiel chimique contrôle le flux net entre les deux phases.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Merci beaucoup Mach3!
J'ai de nouveau une petite question! Désolée..
En fait, l'agitation moléculaire des molecules d'eau liquide va creer une energie thermique suffisante pour que ces molécules liquides se transforment en gaz (vapeur d'eau).
De même, des molécules de vapeur d'eau vont heurter l'eau liquide et etre piégées :
--> Mais ces molecules de vapeur d'eau se transforment en liquide dans le liquide ou bien restent sous forme gaseuse?
--> Elles ne peuvent se transformer que si l'eau liquide pompent de l'énergie à l'eau vapeur, or ce n'est pas le cas?
Lorsque les molécules d'eau heurtent d'autres molécules d'eau, vapeur ou pas, les collisions ne sont jamais élastiques. L'énergie cinétique totale des deux molécules est conservée. Mais l'une des deux peut très bien ressortir de la collision avec une énergie quasi nulle et l'autre une énergie égale au total des deux énergies d'avant la collision. Cela veut dire que l'une des deux molécules sortant de la collision est froide et l'autre chaude. Mais le même redistribution de l'énergie se répétera à la prochaine coliision qui se produira un millième de seconde plus tard.
En conclusion, on constate que si l'énergie moyenne des molécules ne varie pas dans le temps, il y a à tout moment des molécules très lentes, et des molécules très rapides.
Si la collision a lieu en phase gazeuse, les molécules lentes ne le restent pas longtemps, et l'eau n'a pas le temps de se condenser en gouttelettes. Par contre, si la collision a lieu à la surface du liquide eau, il se peut fort bien qu'une molécule lente soit absorbée par le liquide. Mais il faut aussi savoir que les collisions entre molécules du liquide peuvent éjecter des molécules qui passent en phase vapeur à tout moment. Il y a continuellement passage de molécules du liquide vers la vapeur et vice-versa.
