De la liquide à solide : l'effet de la pression atmosphérique

Table des matières

1. Introduction
2. La pression atmosphérique
3. Le point d'ébullition de l'eau
4. Le point d'ébullition à haute altitude
5. La différence entre ébullition et température
6. L'ébullition de l'azote liquide
7. L'expérience de la chambre à vide
8. La baisse de température par le pompage
9. La transformation de l'azote en solide
10. Conclusion

La pression atmosphérique et le point d'ébullition des liquides

Lorsque nous pensons à l'ébullition de l'eau, nous avons tendance à associer cela à une température spécifique, généralement 100 degrés Celsius ou 212 degrés Fahrenheit. Cependant, saviez-vous que l'ébullition n'est pas seulement déterminée par la température, mais aussi par la pression atmosphérique ? Dans cet article, nous allons explorer comment la pression atmosphérique affecte le point d'ébullition des liquides, en particulier de l'eau.

Introduction

L'eau bouillante est un phénomène courant que nous rencontrons tous les jours, que ce soit pour faire du thé, cuisiner des pâtes ou préparer d'autres plats savoureux. La plupart d'entre nous savent que lorsqu'on chauffe de l'eau, elle commence à bouillir à un certain moment. Mais qu'est-ce qui détermine ce point d'ébullition ? Et pourquoi l'eau peut-elle parfois bouillir à une température différente de 100 degrés Celsius ? Pour répondre à ces questions, nous devons comprendre comment la pression atmosphérique et la température sont liées à l'ébullition des liquides.

La pression atmosphérique

La pression atmosphérique est la force exercée par l'air sur la surface de la Terre. Elle varie en fonction de l'altitude et des conditions météorologiques. À une altitude élevée, la pression atmosphérique diminue, ce qui signifie que l'air exerce moins de force sur la surface. Cette diminution de pression a un effet sur le point d'ébullition des liquides.

Le point d'ébullition de l'eau

Le point d'ébullition de l'eau est généralement considéré comme étant de 100 degrés Celsius (ou 212 degrés Fahrenheit) à la pression atmosphérique normale, également connue sous le nom de 1 atmosphère. À cette pression, les molécules d'eau reçoivent suffisamment d'énergie thermique pour passer de l'état liquide à l'état gazeux.

Le point d'ébullition à haute altitude

Si vous avez déjà voyagé dans des régions montagneuses, vous avez peut-être remarqué que l'eau prend plus de temps à bouillir qu'à une altitude plus basse. Cela est dû à la diminution de la pression atmosphérique à haute altitude. À mesure que l'altitude augmente, la pression atmosphérique diminue, ce qui réduit la force exercée sur la surface de l'eau. Par conséquent, les molécules d'eau ont besoin de plus d'énergie thermique (c'est-à-dire une température plus élevée) pour atteindre le point d'ébullition et passer à l'état gazeux.

La différence entre ébullition et température

Il est important de noter que l'ébullition est un processus distinct de la température. L'ébullition se produit lorsque les molécules d'un liquide reçoivent suffisamment d'énergie thermique pour passer de l'état liquide à l'état gazeux, indépendamment de la température ambiante. Cela signifie que l'eau peut bouillir à des températures inférieures à 100 degrés Celsius si la pression atmosphérique est réduite.

L'ébullition de l'azote liquide

Outre l'eau, d'autres liquides peuvent également bouillir à des températures différentes en fonction de la pression atmosphérique. Prenons par exemple l'azote liquide. À des températures normales et à une pression atmosphérique normale, l'azote liquide bout à environ -195 degrés Celsius (-320 degrés Fahrenheit). Cependant, si nous réduisons la pression atmosphérique en utilisant une chambre à vide, nous pouvons abaisser davantage le point d'ébullition de l'azote liquide.

L'expérience de la chambre à vide

Pour comprendre comment la pression atmosphérique affecte le point d'ébullition des liquides, nous pouvons réaliser une expérience simple en utilisant une chambre à vide. Dans cette expérience, nous pouvons observer comment l'eau et l'azote liquide réagissent à différentes pressions.

La baisse de température par le pompage

En utilisant une pompe à vide, nous pouvons réduire la pression à l'intérieur de la chambre. En réduisant la pression, nous pouvons également réduire le point d'ébullition des liquides présents dans la chambre. Par exemple, en abaissant la pression atmosphérique, nous pouvons faire bouillir de l'eau à des températures inférieures à 100 degrés Celsius.

La transformation de l'azote en solide

En utilisant la même technique de pompage, nous pouvons également observer la transformation de l'azote liquide en solide. À des pressions et des températures spécifiques, l'azote liquide peut se solidifier, formant ainsi un solide semblable à de la glace. Cette transformation est une manifestation de l'effet de la pression atmosphérique sur le point d'ébullition des liquides.

Conclusion

En conclusion, la pression atmosphérique joue un rôle crucial dans le point d'ébullition des liquides. En comprenant cette relation, nous pouvons expliquer pourquoi l'eau peut bouillir à des températures différentes en fonction de l'altitude et de la pression atmosphérique. De plus, en utilisant des techniques de pompage dans une chambre à vide, nous pouvons observer des transformations intéressantes dans les propriétés des liquides et des gaz. Ces expériences nous permettent de mieux comprendre les principes fondamentaux de la physique et de l'ébullition des liquides.

Ressources :

• Imagination Station