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 trois états de l'eau, Les changements d'état : définitions et noms, La fusion et la solidification, La vaporisation et la condensation. 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.
Au programme
1 · Les trois états de l'eau
2 · Les changements d'état : définitions et noms
3 · La fusion et la solidification
4 · La vaporisation et la condensation
5 · La sublimation et la liquéfaction
6 · Le palier de température
7 · La conservation de la masse lors d'un changement d'état
1Les trois états de l'eau
L'eau est l'une des rares substances que l'on peut observer facilement dans ses trois états physiques dans la nature :
- État solide : glace, neige, grêle.
- État liquide : eau des rivières, des mers, de la pluie.
- État gazeux : vapeur d'eau dans l'atmosphère.
Définition. Les états physiques de la matière décrivent la façon dont les molécules sont organisées et se déplacent. Pour l'eau, ces trois états sont la glace (solide), l'eau liquide et la vapeur d'eau (gaz).
Le passage d'un état à un autre s'appelle un changement d'état. Ces transformations sont physiques (et non chimiques) : la molécule d'eau H₂O n'est pas modifiée.
2Les changements d'état : définitions et noms
Il existe six changements d'état. Chacun a un nom précis :
| Nom | De quel état ? | Vers quel état ? |
|---|
| Fusion | Solide | Liquide |
| Solidification | Liquide | Solide |
| Vaporisation | Liquide | Gaz |
| Condensation | Gaz | Liquide |
| Sublimation | Solide | Gaz |
| Liquéfaction (condensation solide) | Gaz | Solide |
Astuce. Pour retenir fusion/solidification et vaporisation/condensation : chaque paire forme un couple inverse. La fusion et la vaporisation nécessitent d'apporter de la chaleur ; la solidification et la condensation libèrent de la chaleur.
3La fusion et la solidification
La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide. Pour l'eau pure, la fusion a lieu à 0 °C (à pression atmosphérique normale).
La solidification est le passage inverse : de l'état liquide à l'état solide. Elle se produit également à 0 °C pour l'eau pure.
Exemple. Un glaçon sorti du congélateur fond à 0 °C : c'est la fusion. Lorsqu'on met de l'eau au congélateur, elle se solidifie (se transforme en glace) à 0 °C : c'est la solidification.
Attention ! Ces températures (0 °C pour la fusion/solidification, 100 °C pour l'ébullition) ne sont valables que pour de l'eau pure. L'eau salée ou sucrée a des températures de changement d'état différentes.
La température de fusion et de solidification est la même : 0 °C. Ce changement d'état est réversible : la glace peut fondre puis se resolidifier.
4La vaporisation et la condensation
La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Elle peut se produire de deux façons :
- L'ébullition : vaporisation rapide dans toute la masse du liquide, à 100 °C pour l'eau pure. Des bulles de vapeur se forment à l'intérieur du liquide.
- L'évaporation : vaporisation lente à la surface du liquide, à n'importe quelle température (même en dessous de 100 °C). C'est ce qui explique que des flaques d'eau disparaissent.
La condensation est le passage de l'état gazeux à l'état liquide. La vapeur d'eau se transforme en eau liquide.
Exemple. La buée sur une vitre froide est due à la condensation de la vapeur d'eau de l'air. La vapeur (gaz) se transforme en fines gouttelettes d'eau (liquide).
Exemple. L'eau qui bout dans une casserole subit l'ébullition à 100 °C : c'est la vaporisation. La vapeur qui se forme au-dessus de la casserole peut se condenser en gouttelettes sur le couvercle froid.
5La sublimation et la liquéfaction
La sublimation est le passage direct de l'état solide à l'état gazeux, sans passer par l'état liquide.
La liquéfaction (ou condensation solide) est le passage direct de l'état gazeux à l'état solide.
Exemple. La neige qui disparaît par temps froid et sec sans former de flaque se sublime. La glace carbonique (CO₂ solide) se sublime aussi directement en gaz à température ambiante.
Exemple. Le givre sur les vitres se forme quand la vapeur d'eau de l'air se solidifie directement sur une surface très froide : c'est une liquéfaction (dépôt solide).
Ces deux changements d'état sont moins courants dans la vie quotidienne mais importants à connaître pour le programme.
6Le palier de température
Lors d'un changement d'état, la température reste constante même si on continue à apporter ou à retirer de la chaleur. On appelle cela un palier de température.
Propriété. Pendant un changement d'état, la température ne varie pas : elle reste égale à la température du changement d'état (0 °C pour la fusion/solidification, 100 °C pour l'ébullition de l'eau pure).
Sur une courbe température en fonction du temps, un changement d'état apparaît comme un segment horizontal : c'est le palier.
Astuce. L'énergie apportée pendant le palier ne sert pas à augmenter la température mais à changer l'état de la matière (modifier l'organisation des molécules). C'est ce qu'on appelle l'énergie de changement d'état.
Exemple. Si on chauffe de la glace depuis −10 °C : la température monte jusqu'à 0 °C, puis reste à 0 °C le temps que toute la glace fonde, puis remonte jusqu'à 100 °C, puis reste à 100 °C le temps que toute l'eau se vaporise.
7La conservation de la masse lors d'un changement d'état
Lors d'un changement d'état, la masse se conserve : la quantité de matière reste la même avant et après la transformation.
Loi. La masse d'un corps ne change pas lors d'un changement d'état : m(avant) = m(après).
Exemple. Si on fait fondre 50 g de glace, on obtient exactement 50 g d'eau liquide. Si on fait évaporer 200 g d'eau, on obtient 200 g de vapeur d'eau (même si on ne la voit pas).
Attention ! Le volume, lui, peut changer ! 1 kg d'eau liquide occupe moins de place que 1 kg de glace (la glace est moins dense que l'eau liquide, c'est pourquoi les icebergs flottent). Et la vapeur d'eau occupe un volume bien plus grand que l'eau liquide correspondante.
La conservation de la masse lors d'un changement d'état est une propriété fondamentale utilisée dans les calculs et les expériences.
★À retenir
À retenir :
• L'eau existe en 3 états : solide (glace), liquide (eau), gazeux (vapeur).
• Fusion (solide→liquide) et solidification (liquide→solide) : à 0 °C pour l'eau pure.
• Vaporisation (liquide→gaz) : ébullition à 100 °C ou évaporation lente ; condensation (gaz→liquide).
• Sublimation (solide→gaz) ; liquéfaction (gaz→solide).
• Pendant un changement d'état : palier de température (T constante).
• La masse se conserve lors d'un changement d'état (le volume peut varier).