Que sont la température de fusion et la température d’ébullition ?
Quand tu chauffes un solide, il devient liquide à une température précise, appelée température de fusion. Quand tu continues à chauffer le liquide, il bout et devient gazeux à une température précise, appelée température d’ébullition. Voici les valeurs pour les quatre substances du simulateur :
| Substance | Température de fusion | Température d’ébullition | Intervalle liquide |
|---|---|---|---|
| Néon | 24 K (−249 °C) | 27 K (−246 °C) | 3 K |
| Argon | 84 K (−189 °C) | 87 K (−186 °C) | 3 K |
| Dioxygène | 54 K (−219 °C) | 90 K (−183 °C) | 36 K |
| Eau | 273 K (0 °C) | 373 K (100 °C) | 100 K |
Pour convertir des kelvins en °C, soustrais 273 : 373 − 273 = 100 °C. Les valeurs du tableau correspondent à une pression de 1 atm, arrondies à l’unité.
Pourquoi chaque substance a-t-elle des températures différentes ?
Quand une substance fond ou bout, ses particules s’éloignent les unes des autres. Il faut de l’énergie pour vaincre l’attraction entre les particules. Plus l’attraction est forte, plus les températures de fusion et d’ébullition sont élevées.
- Les atomes de néon et d’argon s’attirent très faiblement. Ils ne deviennent donc liquides qu’à très basse température.
- Un atome d’argon est plus gros qu’un atome de néon : son attraction est donc plus forte, et ses températures de fusion et d’ébullition sont plus élevées.
- Les molécules d’eau s’attirent fortement par des liaisons hydrogène. C’est pourquoi l’eau est liquide à température ambiante.
Chauffe une substance et observe son changement d’état
Chauffe et refroidis quatre substances et trouve leurs températures de fusion et d’ébullition sur le thermomètre. Ce simulateur fait partie de l’accès complet. Le téléchargement est gratuit. Sans compte, tu as accès à 2 chapitres et 5 simulateurs.
Comment utiliser le simulateur ?
- Choisis une substance à droite : Néon, Argon, Oxygène ou Eau.
- Déplace le curseur du bas vers Chauffer 🔥 pour chauffer la substance ou vers ❄ Refroidir pour la refroidir.
- Lis la température en K sur le thermomètre à gauche, et l’état de la substance juste en dessous.
- Les boutons ❄ Solide, 💧 Liquide et ☁ Gaz amènent directement le curseur à cet état.
- Observe les particules dans le récipient au centre : dans un solide, elles vibrent sur place ; dans un liquide, elles glissent sur le fond ; dans un gaz, elles remplissent le récipient et se déplacent vite.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Sélectionne Eau et déplace lentement le curseur. À quelle température en K l’état change-t-il ? Réponse : à 273 K, le solide devient liquide, et à 373 K, le liquide devient gazeux.
- Compare les intervalles liquides du néon et de l’eau. Réponse : néon, 24–27 K, soit 3 K. Eau, 273–373 K, soit 100 K.
- Trouve les états de l’argon et du dioxygène à 88 K. Réponse : l’argon est gazeux et le dioxygène est liquide. À la même température, les deux substances sont dans des états différents.
Ce que le simulateur ne montre pas pendant la fusion et l’ébullition
Pendant qu’un corps pur fond ou bout, la chaleur apportée sert à éloigner les particules, et la température reste constante. Dans le simulateur, la température suit directement le curseur : tu ne vois donc pas ce palier.
La température d’ébullition dépend de la pression. Pour voir l’effet de la pression, lis le guide du diagramme de phases.
Les différences de températures d’ébullition sont utilisées dans l’industrie. L’air est liquéfié, puis l’argon et le dioxygène sont séparés par distillation fractionnée.
