Les transferts thermiques lors d'un changement d'état
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- Connaitre les termes exothermique et endothermique.
- Connaitre le signe d’une énergie thermique suivant le sens du transfert.
- Identifier le sens du transfert thermique lors d’un changement d’état et le relier au terme exothermique ou endothermique.
- Une transformation est dite exothermique si elle
s’accompagne d’une libération
d’énergie thermique.
C’est le cas des changements d’état dans lesquels les molécules deviennent moins agitées : solidification, liquéfaction et condensation. - Inversement, une transformation est dite
endothermique lorsqu’elle nécessite un apport
d’énergie pour se réaliser.
C’est le cas des changements d’état dans lesquels les molécules deviennent plus agitées : fusion, vaporisation et sublimation.
Les changements d’état de la matière et interprétations microscopiques
Il existe des transformations (physiques ou chimiques) qui s’accompagnent d’échanges d’énergie avec le milieu extérieur. Cette énergie peut être thermique, lumineuse, électrique, etc.
Cette chaleur libérée conduit à une augmentation de la température du système.
Les réactions de combustion sont des réactions exothermiques car elles s’accompagnent d’un dégagement de chaleur.
Faire bouillir de l’eau est une réaction endothermique car il est nécessaire de chauffer l’eau et donc de fournir de l’énergie pour que la vaporisation ait lieu.
La dissolution du sel (chlorure de sodium) dans l’eau est athermique car il n’y a ni dégagement, ni absorption de chaleur lorsque les ions Cl− et Na+ se dispersent dans l’eau.
L’énergie thermique, notée Q, se mesure en joule (J).
L’énergie thermique est une grandeur algébrique (avec un signe).
Le signe d’une énergie thermique dépend du sens du transfert, selon la convention suivante.
Une énergie thermique négative signifie que le système libère de la chaleur.
Transfert thermique d’une transformation exothermique
Une énergie thermique positive signifie que le système capte de la chaleur.
Transfert thermique d’une transformation endothermique
Les trois états physiques de la matière correspondent à des dispositions différentes des entités (atomes, molécules ou ions).
|
L’état solide correspond à une disposition ordonnée et compacte des entités. Les entités ne se déplacent pas mais vibrent sur place. |
 Modélisation de l’état solide |
|
L’état liquide correspond à une disposition désordonnée et compacte des entités. Les entités glissent les unes sur les autres. |
 Modélisation de l’état liquide |
|
L’état gazeux correspond à une disposition désordonnée et agitée des entités. Les entités ne sont pas en contact les unes avec les autres mais peuvent s’entrechoquer. |
 Modélisation de l’état gazeux |
Inversement, pour diminuer l’agitation des entités, celles-ci doivent céder de l’énergie.
Un changement d’état dans lequel l’agitation des entités augmente est endothermique, car le système reçoit de l’énergie.
Les changements d’état endothermiques sont la fusion, la vaporisation et la sublimation.
Changements d’état endothermiques
Un changement d’état dans lequel l’agitation des entités diminue est exothermique, car le système cède de l’énergie.
Les changements d’état exothermiques sont la solidification, la liquéfaction et la condensation.
Changements d’état exothermiques
Les systèmes réfrigérants (réfrigérateurs, climatiseurs, etc.) exploitent le fait qu’en vaporisant un liquide (liquide frigorigène), le système capte de l’énergie à l’extérieur et donc le refroidit.
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