Fiche de cours

Changement d'état d'un corps autre que l'eau

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Objectif

Le cyclohexane, l'éthanol (corps pur) et l'eau salée (mélange) peuvent subir des changements d'état.
La courbe d'évolution de leur température lors des changements d’états est-elle comparable à celle de l'eau pure ?

1. Vaporisation de l'éthanol

L'éthanol est le nom scientifique donné à l'alcool présent dans tous les alcools de consommation.
À l'état de corps pur (alcool à 100 %), l'éthanol ne contient que des molécules d'éthanol.

• Expérience
On réalise la vaporisation de l’éthanol sous pression atmosphérique normale. On relève la température toutes les minutes et on trace le graphique de la température en fonction du temps.

Évolution de la température en fonction du temps au cours de la vaporisation de l'éthanol.

• Observation
La température d'ébullition de l'éthanol est de 78 °C dans les conditions normales de pression : c'est une caractéristique physique de l'éthanol.

Remarque :
C'est ainsi que l'on peut fabriquer des alcools forts en distillant un mélange alcoolisé. En distillant, par exemple, le cidre aux alentours de 78 °C, on en extrait l'éthanol pour fabriquer du calvados.

2. Solidification du cyclohexane

Le cyclohexane est un corps pur utilisé en chimie comme solvant.

• Expérience
On réalise la solidification du cyclohexane en relevant sa température au cours du temps. Puis, on trace la courbe représentant l'évolution de cette température au cours du temps.

Évolution de la température en fonction de temps au cours de la solidification du cyclohexane.

• Observation
On constate un changement d'état liquide-solide dans la zone de stabilisation de la température.
Dans les conditions normales de pression, la température de solidification du cyclohexane est de 6 °C : c'est une caractéristique physique du cyclohexane.

3. Solidification de l'eau salée

L'eau salée n'est pas un corps pur : c'est un mélange d'eau et de sel.

• Expérience
Afin de suivre l'évolution de la température de l’eau salée lors de sa solidification, on place de l'eau salée dans un mélange réfrigérant et sa température est notée toutes les minutes.
Ces mesures permettent de tracer la courbe de solidification.

Évolution de la température en fonction du temps au cours de la solidification de l’eau salée.

• Observation
Contrairement aux courbes de solidification de l'eau pure et du cyclohexane pur, celle de l'eau salée ne comporte pas de palier de température : la température diminue au fur et à mesure que l'eau salée se solidifie.

• Conclusion
L'eau salée ne possède pas de température de solidification.

4. Changements d'état des corps purs et des mélanges

Les changements d’états des corps purs (solidification, fusion, ébullition) se font à température constante. Cette température est une caractéristique propre à chaque corps pur. Deux corps purs différents ont des températures de fusion, de solidification et d'ébullition différentes.

Les courbes de solidification, de fusion et d'ébullition d'un corps pur possèdent donc toutes un palier de température.

Un mélange ne possède pas de température de fusion, de solidification ou d'ébullition, chaque changement d'état est accompagné d'une variation de température.

Remarque :
Pour un corps pur, la température de fusion a la même valeur que la température de solidification.
La température de solidification du cyclohexane étant de 6 °C, sa température de fusion est également de 6 °C.

L'essentiel

La température reste constante lors du changement d’état d’un corps pur.

Chaque corps pur est caractérisé, dans les conditions normales de pression, par deux grandeurs physiques : la température d'ébullition et la température de solidification (équivalente à la température de fusion).
L'éthanol est un corps pur dont l'ébullition se produit à une température constante de 78 °C.
Le cyclohexane est un corps pur dont la solidification se produit à une température constante de 6 °C.

Le changement d'état d'un mélange s'accompagne toujours d'une variation de température.
L'eau salée ne possède pas de température de solidification, et sa courbe de solidification ne comporte pas de palier.

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