SQ3 AIDE MEMOIRE Changements d'état - Interprétation grâce au modèle des particules

Rappel: modèle moléculaire / particulaire - SQ2
« Un corps pur (tel que de l'eau, une goutte de mercure, un morceau de fer ou un sel, etc.) est fait de
minuscules particules identiques qui sont des atomes ou des molécules. Les molécules sont constituées de
plusieurs atomes qui ont une forme sphérique. Ces particules, atomes ou molécules, peuvent s'attirer les unes
aux autres parce qu’il y a des forces d’attraction parmi elles. Ces forces qui maintiennent les particules
ensemble sont appelées « forces réticulaires » pour les solides et « forces de cohésion » pour les liquides.
Ces forces d’attraction ont une intensité différente selon la nature du corps pur et sa température. Les forces
d’attraction des particules du sel de cuisine (chlorure de sodium) sont par exemple plus intenses que les
forces d’attraction des particules d’eau de la glace. La présence des forces d’attraction dépend de la
température d’un corps pur : plus la température est basse et plus ces forces d’attraction sont intenses.
Dans un solide, les particules sont étroitement en contact. Elles vibrent ; c’est à dire que les particules du
solide font des petits écarts autour d’un point fixe.
Dans un liquide, les particules vibrent et se déplacent en glissant les unes sur les autres tout en restant en
contact.
Dans un gaz, les particules qui vibrent également, sont espacées et ont un mouvement désordonné et libre.
Ainsi, les gaz occupent toujours tout l’espace disponible. Cependant, il y a du vide entre les particules d’un
gaz.
Les particules en mouvement (déplacement) ou en vibration (petits écarts autour d’un point fixe) ont une
énergie que l’on nomme « Énergie cinétique ». Cette énergie de mouvement s’oppose à l'effet des forces
d'attraction que les particules exercent les unes sur les autres. Par exemple, plus une substance est chauffée,
plus les particules acquièrent un niveau élevé d'énergie de mouvement : la substance se dilate alors parce
que ses particules vibrent plus et occupent ainsi un plus grand volume dans l’espace.
La dilatation d’un corps, dans les états solide, liquide ou gazeux, est provoquée par une source de chaleur
externe. A l’inverse, une contraction est provoquée par un refroidissement et correspond à une diminution du
volume d’un corps, conséquence d’une diminution de la vibration de ses particules. »
Elles vibrent seulement; elles ne se déplacent pas.
Dans un liquide, les particules vibrent et se déplacent librement en glissant les unes sur les autres tout
en restant en contact.

( )
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S
L
G
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S
L
G
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Particules compactes en vibration
Particules compactes en plus
grandes vibrations: le volume du solide
est plus grand.
Dilatation
contraction
Dilatation
Dilatation
contraction
Particules compactes en vibration,
glissant les unes sur les autres.
Particules compactes en plus
grandes vibrations, et glissant
glissant les unes sur les autres: le
volume du liquide est plus grand.
Particules en mouvement libre en plus grandes
vibrations. A volume constant (bouteille) le nombre
de chocs des particules contre les parois de la
bouteille (= pression du gaz) augmente.
contraction
Particules en mouvement libre en vibration
Représentation de la matière sous forme d’un schéma des
particules pour les 3 états solide (S), liquide (L) et gazeux (G)
: mouvement
( ) : vibrations
2
pression élevée
pression faible
Dilatation
m
a
si on refroidit
si on refroidit
si on chauffe
si on chauffe
si on refroidit
si on refroidit
si on chauffe
Dilatation
Dilatation
SQ3: Les changements d’état de la matière

La théorie du modèle des particules ou modèle moléculaire – AIDE MEMOIRE
1. Un corps simple (telle que l'eau pure, une goutte de mercure, un morceau de fer ou du sel pur etc.)
est fait de minuscules particules identiques. Chaque particule, que l’on représente par une forme
géométrique (cercle, triangle, carré etc.) est faite soit d'un atome soit de plusieurs atomes liés ensemble
que l’on appelle une molécule. Les molécules sont donc constituées de 2 atomes au moins.Certaines
molécules possèdent des milliers d’atomes (exemple : les protéines de notre corps, les polymères de
nos vêtements).
2. Les particules peuvent s'attirer les unes, les autres, à l’état solide (forces réticulaires) et à l’état liquide
(forces de cohésion). Ces forces attractives réticulaires (solides) et de cohésion (liquides) sont
différentes d’un corps pur à l’autre. Quand les forces attractives sont fortes, le corps pur aura besoin de
plus d’énergie pour les briser et ainsi changer d’état ; Quand les forces attractives sont faibles, le corps
pur aura besoin de moins d’énergie pour les briser et changer d’état.
C’est pourquoi les températures de changement d’état sont spécifiques de chaque corps pur à pression
atmosphérique constante (exemple : l’eau fond à O°C et bout à 100°C pour une pression atmosphérique
normale).
3. Les particules sont toujours en mouvement :
- vibration seule à l’état solide, les particules sont compactes
- déplacement et vibration à l’état gazeux, les particules se déplacent de façon aléatoire,
elles ne se touchent qu’occasionnellement et se déplacent de façon aléatoire, librement.
On peut dire que les particules ont une énergie liée à leur mouvement (mouvement = «kine» en grec,
ciné en français) appelé énergie cinétique.
4. Les variations de température fournissent aux particules d'un corps pur plus ou moins d'énergie
cinétique. Cette énergie de mouvement rentre en compétition avec les forces d'attraction.
Par exemple, plus un corps pur solide est chauffé, plus les particules acquièrent un niveau élevé
d'énergie cinétique. Les vibrations des particules augmentent : il se produit une dilatation du corps pur
qui augmente son volume. Si l’on continue de chauffer, l’énergie cinétique est suffisante pour briser les
forces réticulaires: il se produit un changement d’état du solide qui devient liquide (fusion).
Les changements d’état
Fusion
Solidification
Ebullition
= Vaporisation
Condensation
= Liquéfaction
Solide
Liquide
Gaz
librement.
Les forces réticulaires
se forment.
Les forces réticulaires
se cassent.
L e s f o r c e s d e
cohésion se cassent.
L e s f o r c e s d e
cohésion se forment.
Energie fournie au corps pur par l’environnement: fusion et ébullition sont endothermiques - Température
Température - Energie fournie à l’environnement par le corps pur: condensation et solidification sont exothermiques
de façon
aléatoire.
appelée énergie cinétique.
PALIER de fusion
PALIER d’ébullition
PALIER de solidification
PALIER de condensation
3. Les particules sont toujours en vibration et souvent en mouvement:
de façon libre
et aléatoire.
,
librement.
énergie
énergie cinétique.
,
4. Les variations de température fournissent aux particules d'un corps pur plus ou moins d'énergie
cinétique. Cette énergie de mouvement rentre en compétition avec les forces d'attraction.
Par exemple, plus un corps pur solide est chauffé, plus les particules acquièrent un niveau élevé
d'énergie cinétique. Les vibrations des particules augmentent : il se produit une dilatation du corps pur
qui augmente son volume. Si l’on continue de chauffer, l’énergie cinétique est suffisante pour briser les
forces réticulaires: il se produit un changement d’état du solide qui devient liquide (fusion). De même, si
un corps pur liquide est chauffé les particules vont acquérir suffisamment d’énergie cinétique pour briser
les forces de cohésion du liquide: il se produit un changement d’état du liquide qui devient un gaz.
1
=
Définition
d’une
molécule
2 - Les particules s'attirent entre elles :
4. Les variations de température fournissent aux particules d'un corps pur plus ou moins d'énergie de
mouvement qu’on appelle énergie cinétique.
L’énergie cinétique rentre en compétition avec les forces d'attraction en s’y opposant. Par exemple, plus un corps
pur solide est chauffé, plus les particules acquièrent un niveau élevé d'énergie cinétique. Les vibrations des
particules augmentent : il se produit une dilatation du corps pur qui augmente son volume. Si l’on continue de
chauffer, l’énergie cinétique est suffisante pour briser les forces réticulaires: il se produit un changement d’état: le
solide devient liquide (fusion). De même, si un corps pur liquide est chauffé les particules vont acquérir suffisamment
d’énergie cinétique pour briser les forces de cohésion du liquide: il se produit un changement d’état: le liquide
devient gazeux.
Les changements d’état

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l’amplitude de la vibration
des particules augmente.
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Dilatation des
liquides: l’amplitude
de la vibration des
particules augmente. Dilatation des gaz:
l’espace entre les
particules
augmente, la
pression*sur les
parois du récipient
qui les contiennent
augmente.
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solide
liquide
Texte
Pallier de fusion:
toute l’énergie
calorifique (chaleur)
r e ç u e p a r l e s
particules est utilisée
p o u r c a s s e r l e s
forces réticulaires qui
maintiennent les
particules solides
entre elles, donc T
reste constante.
Pallier d’ébullition:
toute l’énergie
calorifique
(chaleur) reçue par
les particules leur
permet de casser
progressivement
toutes les forces de
cohésion qui
maintiennent les
particules liquides
entre elles. Le
passage de l’état
liquide à l’état
gazeux se fait donc
à température
constante (zone
horizontale de la
courbe appelée
pallier).
T
T
Température
= température
du pallier
d’ébullition.
= température
du pallier de
fusion.
Diagramme de la variation de la température d’un
corps pur chauffé par une source de chaleur externe
fournie de façon continue, en fonction du temps.
SQ3
AIDE-MEMOIRE
Exemple: on fait chauffer un cube
de glace dans une casserole
Exemple: l’eau a un point
d’ébullition = 100°C à
pression normale
Exemple: l’eau a un
point de fusion
=0°C à pression
normale.
(s)
(s)
(l)
(l)
(l)
(g)
(g)
Remarque: quand un corps pur gazeux se refroidit pour devenir liquide puis solide, il connaitra les mêmes paliers aux mêmes températures:
T fusion = T solidification ; T ébullition = T condensation.
Palier de fusion
Palier d’ébullition