Vaporisation de l'eau pure - Maxicours

Vaporisation de l'eau pure

Objectif
La vaporisation est le passage d'un corps de l'état liquide à l'état gazeux. Elle peut se réaliser par simple évaporation à température ambiante ou par ébullition en chauffant.
Comment évolue la température lors de l'ébullition d'une eau pure ?
Cette transformation a-t-elle des points communs avec la fusion et la solidification de l'eau pure ?
Quelle différence existe-t-il entre évaporation et ébullition ?
1. Ebullition de l'eau pure

• Expérience
On étudie l’évolution de la température au cours de l'ébullition d'une eau pure.

• Réalisation
L'eau utilisée est la plus pure possible : il s'agit d'eau distillée.
L’eau liquide est placée dans un ballon. On place ensuite le ballon dans un chauffe ballon. La température est relevée à l'aide d'un thermomètre électronique et notée à intervalles de temps réguliers grâce à un chronomètre.

• Montage

Doc.1. Montage de l'expérience.

• Mesures
Les résultats des relevés sont reportés dans un tableau :

 

Doc.2. Tableau de mesures.

Ces résultats permettent de tracer la courbe de l'évolution de la température au cours du temps.

Doc.3. Courbe d'évolution de la température en fonction du temps.

• Observations
Le chauffage provoque une élévation de la température de l'eau.
L'eau reste liquide jusqu'à 100 °C. Lorsque cette température est atteinte l'ébullition débute : des bulles de vapeur d'eau se forment au sein du liquide et sont libérées dans l'air. La température reste constante et égale à 100 °C pendant toute l'ébullition. L'ébullition est donc repérable sur la courbe d'ébullition de l'eau grâce à un palier de température.

Doc.4. Placement du début de l'ébullition

• Conclusion
Lorsque l'eau pure liquide entre ébullition sa température est de 100°C et cette température reste constante pendant l'ébullition.
On dit que la température d'ébullition de l'eau pure est de 100°C.

2. Evaporation et ébullition de l'eau pure

L'évaporation et l'ébullition de l’eau provoquent toutes deux le passage de l’état liquide à l'état gazeux, mais elles se déroulent de manières différentes:
- contrairement à l'ébullition, l'évaporation ne nécessite pas de chauffage ;
- l'évaporation se produit quelle que soit la température de l'eau liquide, alors que l'ébullition n'a lieu, dans les conditions de pression habituelles, qu'à 100°C;
- lors d'une évaporation c'est essentiellement la couche supérieure de l’eau (au niveau de la surface libre) qui subit une vaporisation alors que pendant une ébullition les bulles de vapeur se forment en tous points du liquide.

 3. Vaporisation, fusion et solidification de l'eau pure

Tout comme la fusion et la solidification, la vaporisation de l'eau pure se réalise à température constante. On considère ici la vaporisation de l’eau pure en tant qu’ébullition.
Les courbes de fusion, de solidification et d'ébullition de l'eau pure présentent toutes un palier de température correspondant à un changement d'état de l'eau.

L'essentiel
Pour étudier l'ébullition de l'eau on utilise une eau pure : de l'eau distillée. Lorsque l'ébullition de l'eau liquide est provoquée par chauffage, on observe deux étapes:
- la température de l'eau liquide augmente ;
- les premières bulles de vapeurs apparaissent lorsque la température de l'eau liquide atteint 100°C.
Lorsque l'eau pure est en ébullition elle garde une température constante de 100°C. On dit que la température d'ébullition de l'eau pure dans des conditions normales est de 100°C.

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