Qu’est-ce que la vaporisation ?

Le changement d’état d’une substance est un changement physique dans une matière. Ces changements s’adaptent aux changements réversibles, c’est-à-dire les changements qui peuvent être modifiés d’un état physique à un autre. Il n’implique aucun changement chimique. Les changements se produisent en raison des variations observées dans la température ou la pression d’une substance. Par exemple, en augmentant la température, l’interaction intramoléculaire entre les particules augmente, par conséquent, la substance se déplace plus librement. En diminuant la température, les substances se déposent dans une structure fixe et rigide. Régis par les trois états de la matière, les différents processus rencontrés dans le cycle sont la fusion, la congélation, la sublimation, le dépôt, la condensation et la vaporisation.

La description des différents processus est la suivante :

Que se passe-t-il lorsqu’un liquide devient un gaz ?

Lorsqu’un liquide devient un gaz, les particules se séparent les unes des autres, chaque particule empruntant son propre chemin dans l’espace. C’est ainsi que les gaz ont tendance à remplir leurs contenants. En effet, en phase gazeuse, l’essentiel du volume est du vide ; seulement environ 1/1 000e du volume est effectivement occupé par la matière.

Vaporisation

La transition de phase observée de la phase liquide à l’état gazeux de liquide. Il existe deux types de vaporisation : l’évaporation et l’ébullition.

Évaporation

L’évaporation est le changement de l’état liquide à l’état gazeux se produisant à des températures inférieures au point d’ébullition. L’évaporation a lieu à la surface du liquide. Les molécules d’un liquide s’évaporent si elles sont situées près de la surface et transmises ou se déplaçant dans une direction spécifique. Ils doivent posséder une énergie cinétique suffisante pour vaincre les forces intermoléculaires présentes dans la phase liquide.

Facteurs qui affectent l’évaporation

• Température –Une augmentation de la température d’une substance entraîne une augmentation de la vitesse d’évaporation.
• Superficie – Une augmentation de la surface d’une substance entraîne une augmentation du taux d’évaporation.
• Humidité – Une augmentation de l’humidité atmosphérique entraîne une diminution du taux d’évaporation.
• Vitesse du vent – Une augmentation de la vitesse du vent dans une zone spécifique entraîne une augmentation du taux d’évaporation.

Ébullition

L’ébullition est le processus par lequel le liquide se transforme très rapidement en gaz lors du chauffage. Les particules dans l’eau sont liées entre elles par de fortes forces d’attraction entre elles. Lorsque nous fournissons de l’énergie et chauffons les particules d’eau, leur énergie cinétique correspondante augmente. Certaines de ces particules gagnent suffisamment d’énergie pour briser les forces d’attraction intramoléculaires et se transformer en vapeurs. Ils s’échappent de la surface et ce processus est connu sous le nom d’ébullition. Le liquide passe ainsi à l’état gazeux. Le processus d’ébullition est un exemple de vaporisation rapide qui se produit à ou au-dessus de la température d’ébullition ou à ou au-dessous de la surface du liquide.

Point d’ébullition

Le point d’ébullition d’un liquide est la température à laquelle un liquide bout puis passe rapidement à l’état gazeux à pression atmosphérique. Il s’agit essentiellement d’une mesure de la force d’attraction entre les particules. Le point d’ébullition plus élevé d’un solvant est un indicateur de forces d’attraction plus importantes entre les particules. Les points d’ébullition de différents liquides sont différents.

Exemple:

Point d’ébullition de l’eau = 100°C

Point d’ébullition de l’alcool = 78°C

Point d’ébullition du mercure = 357°C

Facteurs affectant le point d’ébullition d’un liquide :

• Forces intermoléculaires – Les forces d’attraction entre les molécules du liquide augmentent en augmentant le point d’ébullition du liquide.
• Pression – Au fur et à mesure que nous augmentons la pression appliquée sur le matériau, son volume diminue. Cela rend les molécules plus proches l’une de l’autre, conduisant ainsi à une plus grande force intermoléculaire. Lorsque nous pressurisons le gaz, il se transforme en liquide puis en solide. On observe également que les liquides à haute pression ont un point d’ébullition élevé.
• Solutions – Les solutions ont un point d’ébullition plus élevé que les solvants purs.
• Mélanges – Lors du mélange de deux liquides ou plus, le mélange obtenu aura un point d’ébullition situé dans une plage de température comprise entre les points d’ébullition des deux liquides.

Facteurs affectant le taux de vaporisation

• Superficie – Étant donné que l’augmentation de la surface d’un objet entraîne un plus grand nombre de particules exposées au changement de température, la surface est donc directement proportionnelle au taux de vaporisation.
• Pression – Lorsque nous diminuons la pression, les particules acquièrent rapidement l’énergie cinétique nécessaire pour s’échapper de la surface du récipient. Par conséquent, la pression est inversement proportionnelle à la vitesse de vaporisation.
• Température –Une augmentation de la température entraîne une augmentation de l’énergie cinétique des particules nécessaire pour s’échapper de la surface du récipient. Il en résulte une diminution de la force d’interaction entre les particules. Par conséquent, la température est directement proportionnelle à la vitesse de vaporisation.
• Vitesse du vent – Étant donné que l’augmentation de la vitesse du vent entraîne un plus grand nombre de particules chassées par le vent, la vitesse du vent est donc directement proportionnelle au taux de vaporisation.

Chaleur latente de vaporisation

La quantité de chaleur nécessaire pour simuler la conversion de 1 kg de liquide à l’état gazeux à son point d’ébullition correspondant à une température spécifique. La chaleur latente de vaporisation est différente pour différents liquides.

Exemples de vaporisation dans la vie quotidienne

• Extraction du sel de l’eau de mer. L’eau de mer est soumise à l’évaporation, ce qui laisse l’excès de sel derrière.
• Sécher les vêtements mouillés.
• Isolement des composants d’un mélange dans divers types de procédés de fabrication. Par exemple, la séparation de certains composants du pétrole.

Exemples de questions

Question 1 : Les vapeurs d’eau à 100o C provoquent plus de brûlures que l’eau liquide à la même température. Pourquoi?

Réponse:

Les vapeurs d’eau possèdent plus d’énergie à 100°C que les particules de liquide correspondantes. En effet, les vapeurs d’eau absorbent plus d’énergie que le liquide sous forme de chaleur latente de vaporisation.

Question 2 : Pourquoi n’y a-t-il pas d’eau au Rajasthan alors que Mumbai est entourée d’eau ?

Réponse:

La température du Rajasthan est indéfiniment supérieure à celle de Mumbai, donc, avec l’augmentation de la température, l’énergie cinétique des particules augmente. Par conséquent, l’eau s’évapore plus rapidement au Rajasthan.

Question 3 : Différencier les processus d’évaporation et d’ébullition

Réponse:

Question 4. Expliquez pourquoi la température de l’eau bouillante à 100o C ne change pas lors de l’apport de chaleur.

Réponse:

L’eau absorbe de l’énergie lors du chauffage. Cela provoque la rupture des forces d’attraction intermoléculaires et entraîne la transition de phase du liquide à l’état gazeux. Jusqu’à ce que l’eau termine le processus d’ébullition, la température du système reste à 100 °C. La température de l’eau ne s’élève que lorsque la quantité d’eau liquide s’élève jusqu’à disparition.

Question 5. Comment les forces intermoléculaires dans un liquide et sa pression de vapeur sont-elles liées les unes aux autres ?

Réponse:

La pression de vapeur d’un liquide est inversement proportionnelle à la pression de vapeur, c’est-à-dire qu’elle diminue à mesure que la force de ses forces intermoléculaires augmente.

Question 6. Supposons que deux liquides aient une chaleur latente d’évaporation A et B de 100 J/kg et 350 J/kg respectivement. Lequel provoque le plus d’effet de refroidissement ?

Réponse:

Étant donné que la chaleur latente d’évaporation du liquide B est plus grande, il absorbera donc plus de chaleur de l’environnement pour l’évaporation. Par conséquent, il en résultera la production d’un effet de refroidissement plus important.

Question 7. Expliquez pourquoi la température de la glace à 0 °C ne change pas lors du chauffage supplémentaire de la substance.

Réponse:

La glace absorbe l’énergie lors du chauffage. Cela provoque la rupture des forces d’attraction intermoléculaires et entraîne une transition de phase du solide à l’état liquide. Jusqu’à ce que l’eau termine le processus de congélation, la température du système reste à 0 °C. La température de l’eau ne s’élève que lorsque la quantité d’eau augmente jusqu’à disparition.

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