Versez une boisson glacée dans un verre par une chaude journée d'été et bientôt, des gouttelettes d'eau se formeront à l'extérieur du verre. Comment se produit cette condensation sur le verre et d'où vient l'eau? Une compréhension des états et des phases de la matière répond à ces questions.
États de la matière
Considérons trois états de la matière: solide, liquide et gazeux.
Dans un solide, les particules sont serrées les unes contre les autres comme des blocs de construction et ont une forme définie. Les particules du solide ne bougeront pas beaucoup, mais elles auront une vibration des particules subatomiques comme des électrons constamment en mouvement.
Liquides se conformera à la forme d'un récipient - un peu comme une boisson glacée versée dans le verre, où le liquide remplit le récipient. Dans les liquides, les particules sont peu tassées et peuvent s'écouler les unes autour des autres.
Des gaz n'ont pas de forme définie et s'étendra pour remplir un récipient. Il y a tellement d'espace entre les particules gazeuses que les particules se heurtent rarement les unes aux autres.
États de la matière: changements de phase
L'eau peut se déplacer à travers les trois états de la matière en fonction de la température. Il peut être trouvé sous forme solide dans la glace, l'eau liquide et sous forme de gaz dans la vapeur d'eau.
Considérez l'organigramme ci-dessous montrant comment les états de la matière se mettent en phase les uns dans les autres; les processus par lesquels cela se produit sont nommés :
Solide → dans fusion se transforme en → liquide → dans évaporation se transforme en → gaz
L'inverse est :
Gaz → dans condensation se transforme en → liquide → dans gelé devient → solide
Notez que le processus de condensation c'est quand un gaz se transforme en liquide. Avec de l'eau, cela signifie que la vapeur d'eau s'est transformée en eau liquide.
Une définition de la chimie de condensation est le processus par lequel une substance passe d'un état gazeux à un état liquide. Ce processus est causé par un changement de température principalement, mais aussi de pression.
Processus de condensation et énergie
Examinez le diagramme de flux de gaz dans un liquide :
Gaz → en condensation se transforme en → liquide
Rappelez-vous également comment les molécules ont agi à la fois dans les états gazeux et liquide. Dans un gaz, les particules ont une énergie cinétique élevée. Dans un liquide, ils ont moins d'énergie cinétique. Un gaz doit perdre de l'énergie pour devenir liquide.
Les molécules d'eau à l'état gazeux perdent de l'énergie thermique, ralentissent leur mouvement et commencent à « se coller » les unes aux autres pour former un liquide.
Condensation: Cycle de l'eau
Des perles d'eau sont apparues sur le verre et, d'après la définition, cela signifie que vapeur d'eau s'est condensé en liquide sur la surface du verre.
Cette vapeur d'eau est toujours présente dans l'air, même par temps clair. L'eau se condense et s'évapore toujours (le contraire de la condensation) dans l'air. Saisir le cycle de l'eau au point de condensation peut aider à reconnaître comment l'eau se forme sur un verre froid.
Dans le cycle de l'eau, la vapeur d'eau poussée dans la haute atmosphère plus froide ralentit le taux d'évaporation à un niveau inférieur au taux de condensation. La condensation se produit à un rythme plus rapide et les molécules d'eau gazeuses se condensent autour de minuscules particules en suspension dans l'air. particules de poussière, de sel et de fumée pour former de minuscules gouttelettes qui peuvent se développer en recueillant plus d'eau liquide molécules.
Condensation sur le verre
Semblable à la haute atmosphère plus froide, comme le verre dans notre exemple du début devient froid à partir de la glace dans la boisson, il atteint une température où la condensation se produit à un taux plus élevé que évaporation. Même par temps chaud, et même si l'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid, il existe une limite supérieure à la quantité de vapeur d'eau que l'air peut contenir.
Le mouvement des particules peut expliquer cette augmentation du taux de condensation. Lorsque l'air chaud entre en contact avec le verre froid, la chaleur est transférée de l'air chaud au verre froid. La perte de chaleur dans l'air ambiant fait perdre de l'énergie à la vapeur d'eau du verre. Une fois l'énergie perdue, la vapeur d'eau se condense en liquide sur le verre.
Une fois la glace fondue dans la boisson, la température du liquide à l'intérieur du verre et de l'air environnant s'équilibrera et la condensation sur le verre ne se formera plus.