transition de phase

Changement de l'état physique d'un système.

THERMODYNAMIQUE

On distingue les transitions de phase du premier ordre, nécessitant une chaleur latente et au cours desquelles le volume et l'entropie du système subissent une discontinuité, des transitions du deuxième ordre, au cours desquelles le volume et l'entropie varient de façon continue ; dans ce dernier cas, c'est une autre grandeur physique, souvent une chaleur spécifique, qui subit une discontinuité. La disparition de l'aimantation d'un matériau ferromagnétique au-delà d'une certaine température (« température de Curie ») en est un exemple.

Les changements d'état des corps purs sont des transitions de phase du premier ordre. Un corps pur solide chauffé à pression constante voit sa température s'élever jusqu'à la température de fusion, à laquelle commence à apparaître du liquide. Sa température reste dès lors constante jusqu'à la fusion totale. Ensuite, elle s'élève à nouveau jusqu'à la température de vaporisation, à laquelle la vapeur commence à apparaître et reste constante tant qu'il reste du liquide. Lorsqu'il n'y a plus de liquide, la température de la vapeur s'élève à nouveau. Pour certaines valeurs de la pression, on observe la transition directe solide-gaz, appelée sublimation. Pour chaque valeur de la pression, on observe les mêmes phénomènes, mais les températures de fusion et de vaporisation sont différentes. La courbe de changement d'état s'obtient en représentant la pression à laquelle a lieu la transition en fonction de la température de transition. Pour une température et une pression correspondant à un point d'une courbe, les deux phases sont stables et peuvent coexister à l'équilibre. Pour des valeurs de la température et de la pression correspondant à un point situé hors des courbes, une seule phase est stable. On appelle point triple les valeurs de la température et de la pression telles que les trois phases, solide, liquide et gaz, sont stables. La courbe de vaporisation s'arrête en un point appelé point critique. Pour des températures ou des pressions supérieures aux valeurs critiques, il n'est pas possible de distinguer entre un gaz et un liquide. Les changements d'état des mélanges sont aussi des transitions du premier ordre. La vaporisation d'un mélange liquide ne se produit cependant pas (hormis le cas des azéotropes) à température constante ; il en est de même pour la solidification d'un tel mélange (hormis le cas des eutectiques). [→ phase.]

Changements d'état des solutions

→  cryoscopie, → ébullioscopie.