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Ébullition

L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.

Il se produit lorsque la pression de vapeur est supérieure à la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) atmosphérique : les bulles de vapeur () formées au fond du récipient deviennent stables et peuvent donc remonter à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...).

Le point (Graphie) d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.)

La température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) la plus élevée que peut atteindre un corps avant de s'évaporer, sous forme gazeuse, librement, se nomme le point d'ébullition. Cette température se calcule à la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) de 1 atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) (101.3 kPa).

Il est possible de définir de façon équivalente le point d'ébullition comme étant la température à laquelle la pression de vapeur (La pression de vapeur est la pression partielle de la vapeur d'un corps présent également sous forme liquide ou solide.) du liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) est de 1 atmosphère.

Pour l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), le point d'ébulition est de 100°C. Le changement d'état est soumis à une chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) de vaporisation (égale environ à 2250 J/g pour l'eau).

Diagrammes de phase d'un corps pur „habituel“ et de l'eau
Diagrammes de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'un corps pur (En chimie, un corps pur est composé d'un seul type de constituant (contraire : mélange). Il existe plusieurs types de corps purs.) „habituel“ et de l'eau

Le point d'ébullition d'un corps pur est défini par un couple de valeurs dans son diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de...) de phase : la température d'ébullition et la pression d'ébullition. Dans le diagramme des phases, ce point est situé sur la ligne séparant la phase gazeuse de la phase liquide. Il est donc caractérisé par les grandeurs physiques pression et température lors de la transition entre l'état liquide et l'état gazeux du corps pur en question.

Le point d'ébullition réunit donc les conditions sous lesquelles il peut y avoir une transition de phase (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié provoquée par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ...) de l'état liquide à l'état gazeux d'un corps pur, ce qu'on qualifie d'ébullition ou d'évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.). De surcroît, le point d'ébullition joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) le rôle inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...) du point de condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement d'état en passant lors d'une douche, où au...). Dans le cas du corps pur, ces deux points sont confondus. Lorsqu'on porte à ébullition un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une...) de corps purs, le comportement diffère et l'on observe alors une zone d'ébullition au lieu d'un seul point. Si la transition de la phase liquide à la phase gazeuse se fait au-dessous du point d'ébullition, on parle d'évaporation.

Dans les tables de thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition est aussi la première dans l'histoire. La seconde est venue...), les températures d'ébullitions sont données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dans l'état standard, c'est-à-dire à 1013,25 hPa. Ce point d'ébullition est alors appelé point d'ébullition standard, et la température température d'ébullition standard. Le terme "point d'ébullition" est souvent employé pour désigner la température d'ébullition standard dans le langage courant, bien qu'il réduise le couple de valeurs à une seule valeur, ce qui est un abus de langage.

Une application courante de l'interdépendance entre température d'ébullition et pression d'ébullition est l'autocuiseur. C'est grâce à une augmentation de la pression (couramment de l'ordre du bar) que l'on peut faire passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) la température d'ébullition de l'eau de 100°C à environ 120°C. Ces deux températures correspondent bien à des températures d'ébullition. Cependant, seule la valeur de 100°C est une valeur prise dans l'état standard, et par là la température standard d'ébullition de l'eau. C'est pourquoi la confusion des deux dénominations est impropre, pas du tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) naturelle et doit être évitée.

Processus d'ébullition

Image:Sdp1.png
Variation de la température lors de l'échauffement d'un corps pur

En-dessous (respectivement au-delà) du point d'ébullition, tout apport de chaleur au liquide (resp. au gaz) ne conduit qu'à une élévation de la température. L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) introduite est ainsi convertie en énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est égale au...) pour les particules. Au contraire, lors de la transition de phase, la température reste constante, de même que la pression. La totalité de l'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts...) apportée fait progresser le changement d'état.

Au point d'ébullition, tout apport d'énergie supplémentaire conduit à l'amoindrissement des interactions physico-chimiques entre les particules : celles-ci passent à l'état gazeux. L'énergie nécessaire à une mole d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept...) pour passer à l'état gazeux est appelée enthalpie (L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la thermodynamique, dont la variation permet d'exprimer la quantité de...) de vaporisation, également appelée dans le cas d'un corps pur énergie de vaporisation. C'est seulement lorsque la totalité des particules est à l'état gazeux que la température du système se remet à augmenter.

L'eau, le peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en préfixe). Ces composés comportent une plus grande...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), ou encore des solutions alcalines (comme une solution de soude) sans particules de poussières ni bulles de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...) sont capables d'être élevées à des températures dépassant la température d'ébullition dans des récipients parfaitement lisses sans entrer en ébullition. La plus petite perturbation, comme la vibration engendrée par l'action de mélanger, est capable d'engendrer une séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) explosive des phases liquide et vapeur, désignée sous le terme de surchauffe (La surchauffe est une opération physique qui a lieu dans un moteur à vapeur.).

C'est pour cette raison qu'en pratique, on ajoute aux liquides susceptibles d'entrer en surchauffe de la pierre ponce dont la présence permet à l'ébullition de démarrer et d'éviter l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme...).

Voir les articles détaillés : Évaporation, Énergie de vaporisation et Surchauffe

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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