Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Les changements de phase consomment de l'énergie
- Un équilibre existe au point de fusion
- Ajouter plus de chaleur ou un peu de pression
Si la température ambiante autour d'un morceau de glace augmente, la température de la glace augmentera également. Cependant, cette augmentation constante de la température cesse dès que la glace atteint son point de fusion. À ce stade, la glace subit un changement d'état et se transforme en eau liquide. Sa température ne changera pas tant que tout n'aura pas fondu. Vous pouvez tester cela avec une expérience simple. Laissez une tasse de glaçons dans une voiture chaude et surveillez la température à l'aide d'un thermomètre. Vous constaterez que l’eau glacée reste à une température glaciale de 0 ° C (32 ° F) jusqu’à ce que tout soit fondu. Lorsque cela se produit, vous remarquerez une augmentation rapide de la température alors que l'eau continue d'absorber la chaleur de l'intérieur de la voiture.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Lorsque vous chauffez de la glace, sa température augmente, mais dès que la glace commence à fondre, elle reste constante jusqu'à ce que toute la glace ait fondu. Cela est dû au fait que toute l'énergie thermique sert à rompre les liens de la structure du réseau cristallin des glaces.
Les changements de phase consomment de l'énergie
Lorsque vous réchauffez de la glace, les molécules individuelles acquièrent de l'énergie cinétique, mais jusqu'à ce que la température atteigne le point de fusion, elles ne disposent pas de l'énergie nécessaire pour rompre les liaisons qui les maintiennent dans une structure cristalline. Ils vibrent plus rapidement dans leurs limites à mesure que vous ajoutez de la chaleur et que la température de la glace monte. À un point critique - le point de fusion - ils acquièrent assez d’énergie pour se libérer. Lorsque cela se produit, toute l'énergie calorifique ajoutée à la glace est absorbée par H2O molécules en phase de changement. Il ne reste plus rien pour augmenter l’énergie cinétique des molécules à l’état liquide jusqu’à ce que toutes les liaisons qui maintiennent les molécules dans une structure cristalline soient brisées. Par conséquent, la température reste constante jusqu'à ce que toute la glace ait fondu.
La même chose se produit lorsque vous chauffez de l'eau jusqu'au point d'ébullition. L'eau chauffera jusqu'à ce que la température atteigne 100 ° C (212 ° F), mais il ne fera pas plus chaud jusqu'à ce que tout se soit transformé en vapeur. Tant que de l'eau liquide reste dans une marmite, la température de l'eau est de 212 ° F, quelle que soit la température de la flamme.
Un équilibre existe au point de fusion
Vous vous demandez peut-être pourquoi l'eau qui a fondu ne chauffera pas tant qu'il y aura de la glace. Tout d’abord, cette déclaration n’est pas très précise. Si vous chauffez une grande casserole remplie d’eau contenant un seul glaçon, l’eau éloignée de la glace commencera à chauffer, mais dans l’environnement immédiat du glaçon, la température restera constante. Une façon de comprendre pourquoi cela se produit est de réaliser que, pendant que la glace fond, une partie de l’eau entourant la glace est en train de geler à nouveau. Cela crée un état d'équilibre qui aide à maintenir la température constante. À mesure que de plus en plus de glace fond, la vitesse de fusion augmente, mais la température ne monte que lorsque toute la glace est partie.
Ajouter plus de chaleur ou un peu de pression
Il est possible de créer une augmentation de température plus ou moins linéaire si vous ajoutez suffisamment de chaleur. Par exemple, placez une casserole de glace sur un feu de joie et enregistrez la température. Vous ne remarquerez probablement pas beaucoup de décalage au point de fusion car la quantité de chaleur influe sur le taux de fusion. Si vous ajoutez suffisamment de chaleur, la glace peut fondre plus ou moins spontanément.
Si vous faites bouillir de l’eau, vous pouvez augmenter la température du liquide encore dans la casserole en ajoutant de la pression. Une façon de faire est de confiner la vapeur dans un espace clos. En agissant de la sorte, les molécules ont plus de difficulté à changer de phase et restent à l'état liquide tant que la température de l'eau dépasse le point d'ébullition. C'est l'idée derrière les autocuiseurs.