[5e] Les changements d’état de l’eau ⚗️

Tu n’as pas bien compris la notion des changements d’état de l’eau ? Pas de panique, Les Sherpas sont là pour tout t’expliquer.

La notion de changement d’état est primordiale dans le programme de physique-chimie du collège. En prenant l’exemple de l’eau, tu comprendras très vite qu’on l’expérience de ces changements dans la vie quotidienne. 🔬

Prêt pour en savoir plus sur les changements d’état de l’eau ? Let’s go !

Pour approfondir les subtilités des états solide, liquide et gazeux de l’eau réserve un cours de soutien en physique avec un expert Sherpa. 🌡️

Les différents états de l’eau 🌊

Qu’est-ce qu’un changement d’état ?

👉 Un changement d’état est une transition d’un des trois états de la matière (solide, liquide et gaz) à un autre. Ce changement est provoqué par une hausse ou une baisse de la pression, du volume et surtout de la température.

L’eau possède trois états que chacun de nous peut observer facilement durant son quotidien.

👉 L’eau est sous forme solide lorsque tu vois de la glace, sous forme liquide à température ambiante et sous forme gazeuse après ébullition (c’est la vapeur d’eau).

Lors des changements d’état, la masse ne varie pas. Tu peux en faire l’expérience en faisant fondre des glaçons dans un bol. Si tu pèses le bol lorsque l’eau est sous forme de glaçons, puis lorsqu’elle sera sous forme liquide, tu verras que le poids est resté le même !

L’état liquide

Quand on parle d’eau, on pense souvent d’abord à son état liquide. En effet, c’est son état naturel à la température de l’atmosphère terrestre (en dehors des pôles). L’eau est liquide entre 0 °C et 100 °C. Elle possède de nombreuses propriétés.

D’abord, elle ne peut pas être tenue dans la main. En effet, elle coule. Mais, placée dans un récipient fermé, elle prend la forme de celui-ci. Autrement dit, quelle que soit la forme de ton contenant (bescher, verre, assiette…) l’eau à l’état liquide épousera les contours du récipient.

Lorsque le liquide n’est pas agité, on dit qu’il est au repos. Dans ce cas, la surface de l’eau est toujours horizontale ! 🧪

👉 Les liquides possèdent un volume propre, c’est-à-dire que leurs volumes ne changent pas lorsqu’on les change de récipient.

Ces propriétés de l’eau à l’état liquide sont communes à tous les liquides. Attention, les températures permettant de basculer d’un état à un autre (0 °C et 100 °C pour l’eau) changent selon la molécule !

L’état solide

L’état solide de l’eau est la glace. Quand la température descend en dessous de 0 °C, on peut le voir facilement en Hiver et dans ton congélateur. 🧊

👉 Dans l’état solide, l’eau a une forme propre, compacte. Et plus la température est froide, plus il est difficile de casser ce solide. Elle ne change pas de forme si l’on change de récipient.

Ces propriétés de l’eau à l’état solide sont communes à tous les solides.

L’état gazeux

Lorsque l’on fait cuire des pâtes, on chauffe l’eau. Si tu observes bien, tu verras une sorte de fumée s’échapper de la casserole. Celle-ci est humide ! En effet, c’est l’état gazeux de l’eau, on appelle cela de la vapeur d’eau. Quand la température dépasse 100 °C, l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux. 💨

👉 Un gaz n’a ni de forme, ni de volume propre. C’est-à-dire qu’il s’adapte à la forme du récipient et qu’il va prendre un maximum de place. En bref, si l’on passe d’un petit à un grand récipient, le gaz va prendre toute la place dans les deux cas.

Dans ce cas, son taux de compression va changer : les molécules du gaz seront plus ou moins proches les unes des autres. On dit alors que les gaz sont compressibles (on peut diminuer leurs volumes) et expansibles (on peut augmenter leurs volumes).

Ces propriétés de l’eau à l’état gazeux sont communes à tous les gaz.

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Les six changements d’état de l’eau 💧

Il y a 6 changements d’état principaux (en fait, il y en a plus, mais ça, c’est une autre histoire 😉) afin de passer d’un état à un autre. Voici un diagramme les résumant !

Les changements d’état solide-liquide

👉 Pour passer de l’état solide à liquide, il faut chauffer. Pour l’eau, il s’agit de chauffer la glace afin de la faire fondre jusqu’à en devenir de l’eau liquide. On appelle ce changement d’état : la fusion. 🍦

Ainsi, quand on parle généralement de “fonte des glaces”, les scientifiques préfèrent la formule “fusion des calottes glaciaires”.

👉 À l’inverse, le passage de l’état liquide à l’état solide s’appelle la solidification. C’est ce dont on fait l’expérience en hiver lors des épisodes de verglas.

Les changements d’état liquide-gazeux

👉 Le passage de l’état liquide à l’état gazeux se fait à 100 °C pour l’eau. On appelle cela la vaporisation. Lorsque l’on cuit des pâtes par exemple, on voit très bien la transformation d’une partie de l’eau liquide entrée en ébullition en vapeur d’eau.

Réciproquement, lorsque l’on refroidit la température, faisant passer un gaz dans son état liquide, on appelle cela la liquéfaction.

Le terme “condensation liquide” est aussi utilisé. C’est ce terme que l’on emploie couramment pour parler de la transformation de la vapeur d’eau de la salle de bain en gouttelettes au contact d’un miroir froid. 🚿

Les changements d’état solide-gazeux

Les changements d’état entre les états solides et gazeux sont moins courants dans la vie de tous les jours. En effet, ils nécessitent des manipulations précises afin de chauffer, mais sans passer par l’état liquide (il faut avoir une pression faible).

👉 Du solide au gaz, on parle de sublimation. Inversement, on parle de condensation solide.

⚠️ Attention, la condensation solide n’est donc pas ce qu’on emploie généralement par “condensation”.

Conclusion sur les changements d’état de l’eau

On espère que tu as bien compris cette notion importante du programme de 5ᵉ de physique chimie. Les changements d’état suivent un cycle selon les variations de température, de volume et de pression. 🌡

👉 Avec la pression atmosphérique terrestre, l’eau est sous forme de glace (solide) quand la température passe en dessous de 0 °C. Elle devient un gaz quand la température dépasse les 100 °C. C’est pourquoi l’eau est sous forme liquide en temps normal.