Chapitre 6 – Transformation physique

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Seconde

Metzger | LYCEE SAINTE CLOTILDE

Chapitre 6 – Transformation physique

I - Qu’est-ce qu’une transformation physique ? Transformation : Passage d’un état initial à un état final

Une transformation physique (appelé aussi changement d’état) a lieu lorsqu’une espèce chimique passe d’un état physique (solide (s), liquide (l) ou gaz (g)) à un autre état physique.

Durant une transformation physique, il n’y a pas de création de nouvelles espèces

chimiques, pas de variation de masse mais le volume varie (et donc la masse volumique varie aussi).

Ecriture symbolique d’un changement d’état : X(s, l ou g) → X(s, l ou g) (s = solide, l = liquide ; g = gaz)

Exemple : H2O(l)→ H2O(g)

A pression fixée, le changement d’état d’un corps pur se fait à température constante.

La température d’un changement d’état est identique à celle d’un changement d’état inverse : Tvaporisation = Tliquéfaction par exemple.

II – Distinguer fusion et dissolution

Une fusion ne nécessite pas de solvant : l’espèce chimique passe de l’état solide à l’état liquide. Il s’agit d’un changement d’état.

La dissolution consiste à mélanger une espèce chimique avec un solvant (souvent l’eau). Il s’agit d’une transformation physique différente de la fusion, mais elle conserve aussi la formule chimique des espèces. Dans une équation de dissolution, lorsque le solvant est l’eau, la formule de l’espèce chimique dissoute est suivie de « aq » pour « aqueux ».

Source : Physique-Chimie 2de,Ed.Nathan, Coll. Sirius, pg 2019

Gallium

Gallium sucre eau eau sucrée

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Seconde

III – Les échanges d’énergie

III.1. Sens du transfert thermique lors d’un changement d’état

Si deux corps, de températures différentes, sont en contact, le plus chaud cédera de l'énergie thermique (Q) au plus froid jusqu'à l'équilibre thermique, c'est-à-dire lorsque ces deux corps ont atteint la même température.

Le transfert thermique s’effectue toujours du corps chaud vers le corps froid. L’énergie transférée thermiquement est notée Q. Son unité est le joule (J).

Attention, il ne faut pas confondre chaleur et température ! La chaleur caractérise un transfert d'énergie alors que la température caractérise un état.

III.2. Transformations physiques endothermiques et exothermiques Lors d’une transformation physique :

si le corps reçoit de l’énergie au milieu extérieur, la transformation est endothermique (Q>0) si le corps libère de l’énergie au milieu extérieur, la transformation est exothermique (Q<0)

III.3. Energie de changement d’état

L’énergie Q transférée lors d’un changement d’état d’une masse m d’une espèce chimique est :

L’énergie massique de changement d’état, notée L, est l’énergie échangée par unité de masse du corps lors du changement d’état. Cette grandeur est spécifique du corps et de la transformation.

Corps chaud T1

Corps froid T2

Q

Q = m × L

(J) (kg) (J.kg^-1)

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Seconde

III.4. La méthode des mélanges

La détermination expérimentale de l’énergie massique L de changement d’état s’effectue dans une enceinte adiabatique (un calorimètre ou une thermos), en utilisant la méthode des mélanges.

Remarques :

 Dans un calorimètre ou une thermos, les énergies reçues(Q>0) compensent les énergies cédées(Q<0) : leur somme est égale à 0.

 Au cours d’un transfert thermique, l’énergie Q mise en jeu pour faire varier la température de θinitial vers θfinal d’un corps de masse m est :

Q = m x c x (θfinal – θinitial) où m : masse (en kg)

c : capacité thermique massique du corps (en J.°C.kg^-1) Q : énergie thermique échangée en Joule (J)

Méthode des mélanges : la sommes des énergies

transférées par les différentes parties du système adiabatique est nulle : Q1 + Q2 +… = 0

(Source : Physique-Chimie 2de,Ed.Hachette Education, pg 2019, page 102)