1. Observation et expérimentation:
* glace à fusion: Vous pouvez observer que la glace fond lorsque la chaleur est appliquée. Si vous deviez simplement ajouter de la chaleur à un bloc de glace, la température augmenterait jusqu'à ce qu'elle atteigne 0 ° C (32 ° F). Cependant, la température reste constante à ce stade jusqu'à ce que toute la glace fond. Cette température constante indique que l'énergie thermique est utilisée pour briser les liaisons entre les molécules d'eau, passant l'état du solide au liquide, plutôt que de l'augmentation de la température.
* Eau bouillante: De même, lorsque l'eau bouillonne, sa température reste à 100 ° C (212 ° F) même avec une application de chaleur continue. Cela montre que l'énergie est utilisée pour le changement d'état (liquide en gaz) au lieu d'augmenter la température.
* congélation et condensation: Les processus inversés le montrent également. L'eau de congélation nécessite d'éliminer la chaleur et la condensation de la vapeur libère la chaleur.
2. Calorimétrie:
* Capacité de chaleur spécifique: Chaque substance a une capacité thermique spécifique, qui est la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1 gramme de cette substance de 1 degré Celsius. Lorsqu'une substance subit un changement d'état, l'énergie thermique requise est nettement plus élevée que ce qui serait nécessaire pour simplement augmenter sa température. Cela indique que l'énergie est utilisée pour briser ou former des liaisons, et pas seulement augmenter l'énergie cinétique des molécules.
* enthalpie de fusion et de vaporisation: Ces valeurs représentent la quantité de chaleur requise pour faire fondre ou vaporiser une quantité spécifique de substance. Les valeurs sont significatives, mettant en évidence la grande quantité d'énergie nécessaire pour ces changements d'état.
3. Explication au niveau moléculaire:
* Forces intermoléculaires: L'état de matière est déterminé par la force des forces intermoléculaires (FMI) entre les molécules. Les états solides ont des IMF solides, tenant des molécules étroitement ensemble. Les liquides ont des FMI plus faibles, permettant un plus grand mouvement. Les gaz ont des FMI très faibles, permettant aux molécules de se propager librement. La rupture ou la formation de ces liaisons nécessite une énergie importante.
* énergie cinétique: À mesure que l'énergie thermique est ajoutée, les molécules dans une substance gagnent l'énergie cinétique et se déplacent plus rapidement. Au cours d'un changement d'état, cette énergie accrue est utilisée pour surmonter les IMF en maintenant les molécules.
4. La chaleur de fusion et de vaporisation:
* chaleur de fusion: La quantité de chaleur nécessaire pour changer 1 gramme d'une substance d'un solide à un liquide à son point de fusion.
* chaleur de vaporisation: La quantité de chaleur nécessaire pour changer 1 gramme d'une substance d'un liquide à un gaz à son point d'ébullition.
Conclusion:
Les preuves soutiennent massivement l'idée que les changements d'État nécessitent une énergie qui autrement entraînerait une augmentation de la température. Cette énergie est utilisée pour surmonter les forces intermoléculaires tenant les molécules dans leur état actuel et leur permettre de passer à un état de matière différent.
