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Mélanges et transformations

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Mélanges et transformations

Partie 1. Changements d’état isobares de mélanges binaires 1.1 Rappels : Changements d’état du corps pur

Objectifs du chapitre

→ Notions à connaître :

 Noms des transformations physiques ;

 Pression de vapeur saturante ;

 Point triple, point critique sur un diagramme (P,T) ;

 Courbe de rosée, courbe d’ébullition sur un diagramme (P,v)

→ Capacités minimales :

 Indiquer le caractère exothermique ou endothermique d’un changement d’état

 Tracer la courbe d’analyse thermique (chauffage ou refroidissement) pour le changement d’état physique liquide-vapeur d’un corps pur.

Question pour commencer :

Deux photos d’un cratère de la planète Mars prises par la sonde MRO à 3 mois d’intervalle (© NASA) : 18 octobre 2008 (à gauche) et 14 janvier 2009 (à droite).

Que s’est-il passé entre ces deux dates ?

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1. Transformations physiques

En fonction des conditions de pression et de température, une espèce chimique se présente sous une ou plusieurs phases.

Le diagramme isochore (V = constante), P = f(T) permet de déterminer l’état physique de l’espèce.

Nom du changement d’état Transformation

Solide  Gaz Solide  Liquide

Liquide  Gaz Gaz  Solide Gaz  Liquide Liquide  Solide

Comparaison des entropies molaires d’un corps pur en fonction de l’état physique :

2. Diagramme P = f(T) :

Quelques commentaires :

 Au point triple, coexistence des trois phases : liquide, solide et gazeuse.

Point triple du 2-méthylpropan-2-ol :

A partir de t = 50 secondes, le liquide bout et se solidife en même temps.

http://youtu.be/BLRqpJN9zeA

 A une pression inférieure à celle du point triple, l’état liquide ne peut plus exister.

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 Le long d’une courbe de changement d’état, la pression et la température sont liées l’une à l’autre. Pour l’équilibre liquide- vapeur, la courbe de frontière entre les domaines L et V donne la valeur de la pression de vapeur saturante à la température T. P

sat

est une fonction croissante de la température T.

Pression de vapeur saturante liquide-vapeur :

Conséquence : Evolution de la température lors du changement d’état isobare d’un corps pur.

 La courbe associée à l’équilibre liquide–solide est quasi-verticale. Sa pente est généralement positive. L’eau est un cas particulier.

 Au-delà du point critique (T > T

C

et P > P

C

), le domaine est qualifié de supercritique. Les fluides supercritiques sont de plus en plus utilisés en chimie car ils proposent une alternative aux solvants classiques plus respectueuse de l’environnement

Expl : Utilisation du dioxyde de carbone supercritique pour permettre l’extraction de composés apolaires.

CO

2

super-critique.

http://youtu.be/V5juRhh1XaQ

3. Diagramme P = f(v) pour l’équilibre liquide-vapeur

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-4- Quelques commentaires :

 Courbe de rosée :

Courbe de rosée :

 Courbe d’ébullition :

Courbe d’ébullition :

Retour à la question de départ :

 Pression moyenne sur Mars : 600 Pa

 Diagramme (P,T) de l’eau :

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