Réaction chaufferette

[invite5c6e105e]

Bonjour, nous travaillons sur la chaufferette pour notre projet de bac (comme le TPE). Nous avons tout terminé ce pendant nous sommes tombé sur un paragraphe que nous comprenons pas pouvez vous nous aider s'il vous plait
merci d'avance

"Cette réaction est réversible et peut être refaite à volonté. Il s'agit plus d'une transformation physique qu'une transformation chimique, dans le sens où les composés mis en jeu ne changent pas fondamentalement de structure. Les seules transformations mise en jeu sont des attachements ou détachements de molécules d'eau au sel métallique, et donc un passage d'un état liquide à un état solide.
L'état intermédiaire, à partir duquel on peut récupérer une grande quantité d'énergie, s'appelle un*état métastable. C'est donc un état qui est stable mais si on le perturbe en lui fournissant un peu d'énergie (énergie d'activation) ou par une action, celui-ci va évoluer vers un état beaucoup plus stable. Il suffit par exemple d'introduire un seul petit cristal (un*germe) dans la solution limpide pour provoquer sa cristallisation complète. Ou bien deGRATTER*les parois du récipient en verre pour provoquer la formation de cristaux*: chaque rayure sert de germe aux cristaux.
Lorsqu'il est chauffé, l'éthanoate de sodium trihydraté*cristallisé absorbe de la chaleur et se tranforme en éthanoate de sodium solvaté et 3 molécules d'eau à partir de 58°C (l'état métastable)*:
CH3COONa,3H2O(s) + Q*
⟶58∘C⟶58∘C
*CH3COO–(aq) + Na+(aq) + 3H2O(l)
Lors de la transformation opposée, la chaleur (symbolisée par Q) absorbée auparavant est restituée, ce qui provoque une augmentation de température*:
CH3COO–(aq) + Na+(aq) + 3 H2O(l) → CH3COONa,3H2O(s) + Q
Il s'agit d'un phénomène réversible à volonté, un tel système peut fonctionner indéfiniment dans un sens ou dans l'autre. Voilà pourquoi on peut l'utiliser dans une poche fermée pour restituer la chaleur, sans aucun autre apport de produit chimique."
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[moco]

Le phénomène dont on parle ici est celui de la surfusion. Cela peut s'expliquer de cette façon.
Quand on chauffe un solide, il arrive un moment où il fond. C'est le point de fusion, qui vaut 0°C pour la glace, et 58°C pour l'acétate de sodium dont tu parles. Imagine que tu disposes d'un peu de glace à moins de 0+°C dans un bécher, et que tu chauffes ce récipient en le plongeant dans un grand bac d'eau chaude: La température de la glace monte jusqu'à 0°C, et l'eau chaude se refroidit. Arrivé à 0°C, la température de la glace ne monte pas, mais elle se met à fondre. Plus l'eau chaude extérieure fournit de chaleur, plus il y a d'eau fondue à 0°C dans le bûcher, et plus l'eau extérieure se refroidit. Si on continue, il arrive un moment où toute la glace est fondue. Ensuite, la température de l'eau monte, et celle de l'eau extérieure continue à baisser. La quantité de chaleur qu'il faut pour faire fondre un kilogramme d'eau à 0°C sans que sa température s'élève est ce qu'on appelle la chaleur latente de fusion. C'est le même phénomène pour l'acétate de sodium, sauf que cela se passe à 58°C.

Si maintenant on refroidit de l'eau en mettant un bûcher à demi rempli d'eau dans un réfrigérateur, ou dans un grand bain de glace et sel à -30°C, les mêmes phénomènes se passent en sens inverse. L'eau se refroidit jusqu'à atteindre 0°C et le bain extérieur se réchauffe peu à peu. Mais quand l'eau intérieure arrive à 0°C, le premier glaçon commence à se former, puis il y a de plus en plus de glace. Simultanément, le bain extérieur se réchauffe de plus en plus, même si l'eau qui se fige reste à 0°C. Donc la formation de la glace dégage de la chaleur.

Pour l'acétate de sodium fondu, c'est pareil. Si on prend un récipient rempli d'acétate de sodium à mettons 60°C ou 70°C, et qu'on le plonge dans un grand bac d'eau froide, il se refroidit jusqu'à 58°C, et l'eau extérieure se réchauffe un peu. Mais en continuant, il devrait apparaître le premier grain d'acétate de sodium solide. Or ce n'est pas ce qui se passe. En réalité on voit le liquide continuer à se refroidir sans se solidifier. Pourquoi ? Parce que les molécules sont "timides", et qu'aucune molécule ne se sent assez "privilégiée" pour obliger les autres à s'aligner sur elle pour former la première amorce du premier cristal. Résultat : le liquide reste en surfusion jusqu'à température ordinaire. Pour que la cristallisation se produise, il faut une amorce, une irrégularité quelque part. Cela peut être le passage d'un rayon cosmique, une rayure sur les parois intérieures du récipient, ou mieux l'adjonction d'un petit cristal d'acétate de sodium sec. Dans ce cas, tous le liquide en surfusion se solidifie d'un coup en dégageant de la chaleur. Ce dégagement de chaleur fait remonter la température du sel qui vient de se durcir.

[invite5c6e105e]

d'accord merci beaucoup pour ces explications