Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Fiche de révision : Changements d’état
Les six changements d’état et leur écriture symbolique ; le modèle microscopique et la différence entre fusion et dissolution ; transformations endothermiques et exothermiques, sens du transfert thermique et palier ; énergie massique de changement d’état et Q = m × L ; masse, durée et mesure d’une énergie de changement d’état.
Transformations physiques : changements d’état et énergie
Fiche méthode
(Physique-chimie 2de · Constitution et transformations de la matière · Transformations physiques)
La démarche pour toute question sur un changement d’état
1. Je repère l’espèce et ses deux états (départ, arrivée) et je nomme le changement d’état.
2. J’écris l’équation : même formule des deux côtés, états (s), (ℓ), (g).
3. Je dis qui reçoit et qui cède : endothermique ou exothermique pour l’espèce, sens du transfert thermique.
4. Je calcule avec Q = m × L (m en kg, L avec son signe), puis je conclus par une phrase.
Cas 1 · Nommer et écrire un changement d’état
Réflexe — état de départ → état d’arrivée → nom ; la même formule des deux côtés de la flèche.
Exemple. Pour remplir des extincteurs, on comprime et on refroidit du dioxyde de carbone gazeux jusqu’à ce qu’il devienne liquide. Nommer et écrire.
Le gaz passe à l’état liquide : liquéfaction.
CO₂(g) → CO₂(ℓ)
Attention — gaz → liquide se dit liquéfaction (la buée) ; gaz → solide se dit condensation (le givre).
Cas 2 · Décrire à l’échelle microscopique, fusion ou dissolution
Réflexe — distances, ordre, agitation des entités ; les entités restent les mêmes. Un seul corps chauffé seul : fusion ; un soluté dans un solvant : dissolution.
Exemple. Une pastille de menthe sucée « fond » dans la bouche. Est-ce une fusion ?
Non : le sucre de la pastille se disperse dans la salive, sans passer à l’état liquide. C’est une dissolution.
Attention — la masse se conserve lors d’un changement d’état, pas le volume.
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Cas 3 · Endothermique ou exothermique, sens du transfert
Réflexe — s → ℓ → g : endothermique, l’espèce reçoit de l’énergie ; dans l’autre sens : exothermique, elle en cède.
Exemple. La neige d’un toit fond plus vite au-dessus d’une pièce mal isolée. Pourquoi ?
La fusion est endothermique : la neige reçoit de l’énergie.
Le transfert thermique va de la maison vers la neige, à travers le toit.
Attention — pendant le palier d’un corps pur, l’énergie change l’état, pas la température.
Cas 4 · Calculer Q = m × L
Réflexe — masse en kg, L avec son signe (Lsol = −Lfus), puis une phrase de conclusion.
Exemple. 0,600 kg de zinc liquide se solidifient. Lfus(zinc) = 1,12 × 10⁵ J·kg⁻¹. Calculer Q.
Solidification, exothermique : Lsol = −1,12 × 10⁵ J·kg⁻¹.
Q = 0,600 × (−1,12 × 10⁵) = −6,72 × 10⁴ J : le zinc cède cette énergie.
Attention — en grammes, le résultat serait 1 000 fois trop grand.
Cas 5 · Masse, durée, mesure
Réflexe — énergie fournie = énergie reçue : P × Δt = m × L, puis j’isole l’inconnue.
Exemple. Un humidificateur à vapeur chaude transmet 300 W à de l’eau bouillante. Masse d’eau vaporisée en 1 h ?
E = P × Δt = 300 × 3 600 = 1 080 000 J.
m = E ÷ Lvap = 1 080 000 ÷ 2,26 × 10⁶ ≈ 0,478 kg, soit environ 478 g.
Attention — durée en secondes ; une ébullition avec pertes donne un L trop grand.
Les pièges
- Appeler « condensation » la buée : gaz → liquide est une liquéfaction.
- Écrire une formule différente à droite de la flèche : un changement d’état ne change pas l’espèce.
- Dire que le sucre « fond » dans l’eau : il se dissout.
- Croire qu’une transformation exothermique est chaude : l’eau qui gèle à 0 °C cède de l’énergie.
- Oublier le signe de L ou garder la masse en grammes dans Q = m × L.
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