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Collège · 6ᵉ · Chimie

Les changements d'état de l'eau

Fusion, solidification, vaporisation, condensation

À propos de cette page
Ce cours de chimie en sixième sur « Les changements d'état de l'eau » suit le programme officiel de chimie de sixième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Les six changements d'état, Fusion et solidification, Vaporisation et liquéfaction (condensation), Sublimation et condensation solide. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de sixième à réussir en chimie.
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Les six changements d'état

Une substance peut passer d'un état physique à un autre sous l'effet de la température. Ces transformations, réversibles, sont appelées changements d'état.

Définition. Un changement d'état est le passage d'un état physique à un autre. Il en existe six, chacun portant un nom précis selon les états de départ et d'arrivée.
NomDe → Vers
FusionSolide → Liquide
SolidificationLiquide → Solide
VaporisationLiquide → Gaz
Liquéfaction (ou condensation)Gaz → Liquide
SublimationSolide → Gaz
Condensation solideGaz → Solide
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Fusion et solidification

La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide. Son changement inverse, la solidification, est le passage de l'état liquide à l'état solide.

Propriété. Pour l'eau pure, la fusion et la solidification ont toutes les deux lieu à 0 °C (à pression atmosphérique normale).
Exemple. Un glaçon sorti du congélateur fond à 0 °C (fusion). De l'eau liquide placée au congélateur se transforme en glace à 0 °C (solidification).
Attention ! Ces températures ne sont valables que pour l'eau pure. L'eau salée ou sucrée change d'état à d'autres températures : par exemple, l'eau de mer commence à geler en dessous de 0 °C.
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Vaporisation et liquéfaction (condensation)

La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Elle peut prendre deux formes :

  • L'ébullition : vaporisation rapide dans toute la masse du liquide, à une température fixe (100 °C pour l'eau pure). Des bulles se forment.
  • L'évaporation : vaporisation lente à la surface du liquide, possible à n'importe quelle température. C'est ce qui fait sécher une flaque, même par temps froid.

La liquéfaction, aussi appelée condensation, est le changement inverse : le passage de l'état gazeux à l'état liquide.

Exemple. De la buée apparaît sur une vitre froide : la vapeur d'eau (gaz) de l'air se liquéfie en gouttelettes liquides au contact du verre froid.
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Sublimation et condensation solide

Deux changements d'état, plus rares, passent directement d'un état à l'autre, sans passer par l'état intermédiaire :

  • La sublimation : passage direct de l'état solide à l'état gazeux.
  • La condensation solide (ou condensation à l'état solide) : passage direct de l'état gazeux à l'état solide.
Exemple. La neige de haute montagne peut disparaître sans former de flaque d'eau, par temps froid et sec : elle se sublime directement en vapeur. À l'inverse, le givre qui se dépose sur les vitres en hiver résulte de la condensation solide de la vapeur d'eau de l'air.
Attention ! Ne confonds pas liquéfaction et condensation solide : la liquéfaction donne un liquide (c'est elle qui forme la buée), la condensation solide donne un solide (c'est elle qui forme le givre). Comme la sublimation, la condensation solide « saute » l'état liquide ; la liquéfaction, elle, s'y arrête.
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Le palier de température

Pendant un changement d'état, la température reste constante, même si on continue à chauffer (ou à refroidir). C'est le palier de température.

Propriété. Pendant tout le temps que dure un changement d'état, la température ne varie pas : elle reste fixée à la température caractéristique du changement (0 °C pour la fusion/solidification de l'eau, 100 °C pour son ébullition).

L'énergie apportée pendant un palier ne sert pas à augmenter la température : elle sert à changer l'état de la matière (modifier l'organisation des molécules).

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La conservation de la masse

Lors d'un changement d'état, la masse se conserve : elle reste la même avant et après la transformation.

Loi. m(avant le changement d'état) = m(après le changement d'état).
Exemple. 50 g de glace donnent exactement 50 g d'eau liquide après fusion complète. 200 g d'eau donnent 200 g de vapeur d'eau après vaporisation complète (si rien ne s'échappe).
Attention ! Le volume, lui, peut changer : la glace occupe plus de volume que la même masse d'eau liquide (c'est pourquoi les glaçons flottent), et la vapeur d'eau occupe un volume bien plus grand que l'eau liquide correspondante. Ne confonds pas conservation de la masse et conservation du volume !
À retenir
  • Il existe six changements d'état : fusion, solidification, vaporisation, liquéfaction, sublimation, condensation solide.
  • Pour l'eau pure : fusion/solidification à 0 °C, ébullition à 100 °C.
  • Pendant un changement d'état, la température reste constante : c'est un palier.
  • L'évaporation (surface, toute température) diffère de l'ébullition (toute la masse, 100 °C).
  • La masse se conserve lors d'un changement d'état ; le volume, lui, peut varier.
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