Le corps pur sous deux phases
Cours · thermodynamique (MP2I), chapitre 3 · CPGE MP2I (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'eau peut être solide, liquide ou vapeur ; elle peut aussi coexister sous deux phases (glaçons dans l'eau, eau bouillante surmontée de vapeur). Un corps pur possède ainsi plusieurs phases, et les transitions entre elles (fusion, vaporisation…) jouent un rôle essentiel — de la météorologie aux machines thermiques. Ce chapitre décrit ces équilibres à l'aide de deux diagrammes : le diagramme de phases et le diagramme de Clapeyron , et introduit le titre en vapeur pour caractériser un mélange diphasé.
3.1 Phases et transitions
Un corps pur existe sous trois phases : solide, liquide, gaz (vapeur). Les transitions (changements d'état) sont :
À l'équilibre, deux phases peuvent coexister (par exemple liquide + vapeur).
3.2 Le diagramme de phases
Le diagramme partage le plan en trois domaines (solide, liquide, gaz), séparés par les courbes d'équilibre (fusion, vaporisation, sublimation). Sur une courbe, deux phases coexistent. Deux points remarquables :
- le point triple T, où les trois phases coexistent ;
- le point critique C, au-delà duquel liquide et gaz ne se distinguent plus (état supercritique).
Exercices du chapitre
- Combien de variables pour décrire un corps pur ? corrigé
- La pente négative de la courbe de fusion de l'eau corrigé
- Contourner le point critique corrigé
- Liquide ou gaz : ce que dit la pente d'une isotherme corrigé
- La pression de vapeur saturante : qui impose quoi ? corrigé
- De l'eau dans une enceinte vide : faire une hypothèse et la vérifier corrigé