Lorsque nous étudions les processus de transition de phase, c'est-à-dire les changements de phase d'une substance, nous voyons que pour que cela se produise, il est nécessaire de fournir ou d'évacuer de la chaleur de la substance en question. Dans notre vie quotidienne, nous pouvons observer le changement de phase de l'eau qui s'évapore d'un vêtement posé sur une corde à linge ou d'un glaçon qui fond lorsqu'il est exposé à l'environnement.
On peut alors définir la transition de phase comme la réorganisation interne des molécules d'une substance, provoquant des modifications importantes de ses propriétés. Au niveau du rappel sur les transitions de phase, on a :
gaz à liquide →condensation
liquide à gaz →vaporisation
liquide à solide →solidification
solide à liquide →fondre
solide à gaz →sublimation
gaz à solide →sublimation
Nous avons vu que les processus physiques qui se déroulent dans les systèmes fermés conservent l'énergie totale du système. Dans les processus de transition de phase, tels que la fusion et l'évaporation, la température reste constante même si de la chaleur est fournie au système. Pour comprendre où va cette énergie, regardons ce qui se passe au microscope.
Nous pouvons associer une énergie potentielle pour chaque particule de substance à l'énergie nécessaire pour la mettre dans cette position. Si nous voulons changer leur disposition interne, nous devons faire un travail sur les particules. Par conséquent, nous pouvons associer une énergie potentielle à l'arrangement des atomes et des molécules de la substance.
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Lorsque de la chaleur est fournie, les atomes et les molécules ont tendance à vibrer plus intensément, augmentant la température, qui est une mesure de l'énergie cinétique moyenne des particules. Pendant le processus de fusion ou de vaporisation, la température reste constante, mais la disposition des atomes et des molécules est modifiée.
L'énergie potentielle de chacun change, et la variation de cette énergie potentielle est la chaleur cédée ou retirée de la substance.
La mesure de l'énergie dépensée, par unité de masse, est la chaleur latente de fusion ou de vaporisation. Plus la chaleur latente est grande, plus grande est la variation d'énergie potentielle due à la modification de l'arrangement atomique ou moléculaire de cette substance.
De cette façon, l'énergie totale est conservée dans les processus de transition de phase. L'énergie fournie ou retirée est transformée en énergie cinétique ou en énergie potentielle (réarrangement interne des atomes).
Par Domitiano Marques
Diplômé en Physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. « Conservation de l'énergie dans les transitions de phase »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm. Consulté le 27 juin 2021.
