11.7 : Changement d'état : vaporisation et condensation

Dans un liquide, lorsque les mouvements thermiques des molécules surmontent les forces intermoléculaires qui les maintiennent ensemble, les molécules se libèrent et entrent à l'état gazeux. Cette transition du liquide au gaz est connue sous le nom de vaporisation et peut se produire sous deux conditions:non bouillant ou bouillant. Dans la condition non bouillante, la vaporisation se produit uniquement à la surface et sous le point d'ébullition du liquide.

Ce phénomène est connu sous le nom d'évaporation de surface et se produit sans formation de bulles de vapeur dans le liquide en vrac. En revanche, si la vaporisation se produit au niveau du point d'ébullition liquide, des bulles de vapeur se forment dans le liquide en vrac, et le processus s'appelle l'ébullition. L'ébullition n'est pas un phénomène de surface et se produit en tous points à l'intérieur du liquide.

La vaporisation est un processus endothermique dépendant de la température:plus la chaleur fournie est importante, plus le taux de vaporisation est élevé. La quantité d'énergie requise pour vaporiser une mole d'un liquide est appelée sa chaleur molaire de vaporisation ou son enthalpie molaire de vaporisation. La vaporisation étant un processus endothermique, sa valeur d'enthalpie est toujours positive.

Les forces intermoléculaires influencent l'enthalpie molaire de vaporisation. Par exemple, en raison du solide réseau de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau, une mole d'eau nécessite une quantité substantielle d'énergie thermique environ 40, 65 kilojoules pour se transformer en vapeur d'eau. En comparaison, les forces dipôle-dipôle les plus faibles entre les molécules d'acétone peuvent être surmontées avec seulement 31, 3 kilojoules par mole d'énergie thermique.

L'inverse de la vaporisation, qui est, la transition du gaz au liquide, est appelée condensation. Lorsque des molécules de gaz entrent en collision avec un surface liquide ou solide plus froid, ils perdent de la chaleur. Les collisions multiples entraînent une perte de chaleur importante, et les molécules se condensent finalement.

La condensation est donc un processus exothermique. Bien que l'enthalpie de condensation soit négative, sa magnitude est la même que l'enthalpie de vaporisation. Quand les transitions opposées vaporisation et condensation se produisent dans un système fermé, le système atteint un état d'équilibre dynamique appelé équilibre vapeur-liquide.