pourquoi la température de changement d'état d'un corps pur est constante ?

[pcpc]

bonjour à tous, la question est dans le titre; comment interpréter microscopiquement le fait qu'à pression constante, la température de changement d'état d'un corps pur est constante. Si on prend l'exemple du changement d'état de l'eau à 100°C (à Patm), l'énergie fournie par le chauffage sert à vaincre les interactions entre molécules d'eau mais pourquoi faudrait-il vaincre toutes ces interactions avant de pouvoir céder de l'énergie cinétique aux molécules constituant la vapeur ?
Je ne sais pas si c'est clair...
merci
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[LPFR]

Bonjour.
La température d'ébullition de l'eau à 1 bar est 100°C, car à cette température la pression de vapeur de l'eau est de 1 bar.
L'eau bout, car les bulles de vapeur formés dans l'eau ont une pression égale ou supérieure à la pression atmosphérique, ce qui empêche les bulles d'imploser.
Mais l'eau s'évapore à toutes les températures, et même à l'état de glace. C'est comme cela que le linge sèche à l'air, alors que sa température est la température ambiante (même un peu moins).
Au revoir.

[pcpc]

Bonjour LPFR et merci pour ta réponse ; mais comment expliquer microscopiquement que quand on chauffe, la température reste à 100°C tant qu'il reste de l'eau liquide ; en fait, on pourrait penser qu'en chauffant davantage, on cèderait de l'énergie cinétique à la vapeur formée avant de faire passer toute l'eau à l'état gazeux... évidemment, je sais bien que ce n'est pas le cas !

[LPFR]

Re.
La chaleur que vous transférez à l'eau à 100° ne se transforme pas en énergie cinétique de la vapeur mais est "consommée" par la chaleur latente de transformation de l'eau à 100° et vapeur à 100°. Même chose quand vous donnez de la chaleur aux glaçons. La chaleur est utilisée pour transformer de la glace à 0° en eau à 0°. Et la température n'augmente pas tant qu'il reste de la glace.
Même chose pour l'eau qui bout, la température reste à 100° aussi longtemps qu'il reste de l'eau. Si vous chauffez plus, plus d'eau se transformera en vapeur et ça durera moins longtemps.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[pcpc]

Re.
La chaleur que vous transférez à l'eau à 100° ne se transforme pas en énergie cinétique de la vapeur mais est "consommée" par la chaleur latente de transformation de l'eau à 100° et vapeur à 100°.

tout à fait d'accord mais en fait, ma question, c'est pourquoi la chaleur transférée à l'eau est utilisée préférentiellement pour le changement d'état plutôt que pour augmenter l'énergie cinétique de la vapeur ? Je ne sais d'ailleurs pas s'il y a une explication microscopique ...

[LPFR]

Re.
Parce qu'augmenter l'énergie cinétique d'un gaz est exactement augmenter sa température.
Or, L'eau à 100° ne peut pas augmenter la température de la vapeur à plus de 100°.

Et là vous avez les raisons microscopiques. L'agitation des molécules d'eau et l'agitation thermique des molécules de gaz correspondent à leur température. C'est à dire, que mis en contact il n'y a pas de transfert net de chaleur ou d'énergie thermique.

Mais vous pouvez faire la manip en chauffant la vapeur au lieu de chauffer l'eau:
Vous plongez un fer au rouge dans l'eau, et la couche de vapeur qui se forme sépare l'eau à 100° du fer rouge. Et là, la vapeur est à plus de 100°. Bien, du moins celle qui n'est pas en contact avec l'eau.
A+

[pcpc]

merci, les explications sont toujours aussi claires !!!
A+

pcpc

[invite264f71b9]

Bonjour,

Je pense que c'est juste une constatation expérimentale et ça rentre dans le cadre de la thermodynamique. Je pense pas qu'on est l'explication au niveau microscopique.

[Tiluc40]

Bonjour,

Bonjour,

Je pense que c'est juste une constatation expérimentale et ça rentre dans le cadre de la thermodynamique. Je pense pas qu'on est l'explication au niveau microscopique.

Est-ce que le fait que l'énergie nécessaire pour évaporer l'eau soit bien supérieure à celle nécessaire pour chauffer le liquide ou la vapeur ne serait pas une explication au fait que la température reste constante à l'ébullition. Tant que l'eau doit s'évaporer, c'est l'évaporation qui capte toute l'énergie.

D'ailleurs, si vous fermez le récipient, la pression monte, vous permettez à la phase vapeur d'être proche de l'équilibre avec la phase liquide et l'énergie apportée peut servir de nouveau à faire monter la température de l'eau, comme dans une cocotte-minute.

[invite264f71b9]

Bonjour,

Bonjour,Est-ce que le fait que l'énergie nécessaire pour évaporer l'eau soit bien supérieure à celle nécessaire pour chauffer le liquide ou la vapeur ne serait pas une explication au fait que la température reste constante à l'ébullition. Tant que l'eau doit s'évaporer, c'est l'évaporation qui capte toute l'énergie.

D'ailleurs, si vous fermez le récipient, la pression monte, vous permettez à la phase vapeur d'être proche de l'équilibre avec la phase liquide et l'énergie apportée peut servir de nouveau à faire monter la température de l'eau, comme dans une cocotte-minute.

Et au niveau moléculaire comment ça se passe ?

[invite2313209787891133]

Bonjour

En réalité un changement d'état n'est rien d'autre que le franchissement des barrières de potentiel imposées par les liaisons inter-moléculaires. Lorsque la température atteint une certaine valeur l'énergie devient tout juste suffisante pour contrer ces liaisons et provoquer le changement d'état, ce qui explique que:
- Pour un corps pur cette température est stable (les liaisons sont toutes identiques).
- Pour un mélange cette température évolue tout au long du processus.

Il aurait fallut plutôt poser cette question à des chimistes.