Définition du point d’ébullition

Le point d’ébullition d’une substance est défini comme la température à laquelle la pression de vapeur en équilibre avec ladite substance à l’état liquide devient égale à la pression extérieure. Cela signifie que, contrairement à ce qu’on nous a appris étant enfant, les substances n’ont pas un seul point d’ébullition. Par exemple, le point d’ébullition de l’eau n’est pas toujours de 100 °C, car le point d’ébullition dépend de la pression extérieure au liquide.

En effet, l’eau ne bout qu’à 100°C lorsque la pression extérieure est exactement de 1 atm, et contrairement à ce qu’on nous a dit, la pression atmosphérique n’est presque jamais exactement de 1 atm, même au niveau de la mer.

Qu’est-ce qui n’est pas le point d’ébullition ?

Malgré le fait que nous ayons déjà clarifié la véritable définition du point d’ébullition d’un liquide, il convient de noter qu’il existe une autre définition très répandue, mais qui est cependant complètement fausse. C’est l’idée que le point d’ébullition est la température à laquelle un liquide passe à l’état gazeux ou la température à laquelle se produit le changement de phase de l’état liquide à l’état gazeux.

Cette idée est basée sur l’expérience quotidienne selon laquelle, lorsque l’eau est chauffée à son point d’ébullition, elle commence à bouillir et continue jusqu’à ce qu’elle s’évapore complètement. Cependant, il y a plusieurs raisons pour lesquelles ces observations nous conduisent à la mauvaise conclusion.

Dans ce qui suit, nous expliquerons pourquoi cette définition est erronée et fournirons également deux concepts supplémentaires liés au point d’ébullition.

Ébullition vs évaporation

La principale raison pour laquelle beaucoup de gens ont une mauvaise idée du point d’ébullition est qu’ils confondent l’ébullition avec le processus d’évaporation ou de vaporisation. En effet, les deux procédés impliquent une étape de l’état liquide à l’état gazeux. Cependant, la principale différence est que l’évaporation ou la vaporisation est un processus qui se produit constamment à n’importe quelle température. L’évaporation est la raison pour laquelle les vêtements sèchent après le lavage simplement en les aérant. Comme nous pouvons facilement le vérifier, les vêtements mouillés n’atteignent pas le point d’ébullition de l’eau lorsqu’ils sèchent au soleil, encore moins à l’ombre.

L’évaporation est généralement considérée comme un phénomène de surface, c’est pourquoi l’eau s’évapore plus vite lorsqu’elle est étalée sur une large surface que lorsqu’une même quantité d’eau est contenue dans un verre par exemple.

D’autre part, le processus d’ébullition, compris comme le moment où l’ébullition se rompt et où des bulles de vapeur d’eau se forment dans le liquide, est un phénomène de masse et non de surface. Lors de l’ébullition, des bulles de vapeur sont générées dont la pression interne, étant égale à la pression atmosphérique, est capable de supporter ladite pression sans s’effondrer. En effet, la pression de ces bulles est en réalité légèrement supérieure à la pression atmosphérique, puisqu’elle doit également supporter la pression de la colonne de liquide qui la surplombe.

Ainsi, pendant l’ébullition, de petites poches de vaporisation se forment dans tout le liquide, accélérant considérablement le processus de vaporisation qui ne se produirait autrement qu’à la surface.

points d’ébullition normaux et standards

Comme nous venons de le voir, le point d’ébullition d’un liquide varie avec la pression. Plus la pression externe est faible, plus le point d’ébullition est généralement bas, car moins d’augmentation de température est nécessaire pour que la pression de vapeur atteigne la pression externe.

Mais alors pourquoi dit-on toujours que l’eau bout à 100 °C ? Et pourquoi peut-on trouver des tableaux entiers où sont rapportés les points d’ébullition de différentes substances ?

La raison en est qu’il existe deux définitions supplémentaires du point d’ébullition qui font référence à des valeurs uniques et caractéristiques pour chaque substance. Nous parlons des points d’ébullition normaux et standard .

Définition du point d’ébullition normal

Le point d’ébullition normal est défini comme le point d’ébullition d’une substance lorsque la pression externe est de 1 atm. Par conséquent, et compte tenu du concept de point d’ébullition déjà présenté, nous pouvons définir le point d’ébullition normal comme la température à laquelle la pression de vapeur d’un liquide devient égale à 1 atm.

Le fait que cette définition spécifie la pression à laquelle le point d’ébullition est déterminé garantit que chaque substance n’a qu’un seul point d’ébullition normal. Alors quand on dit que le point d’ébullition de l’eau est de 100°C, on se trompe. Il faut dire que le point d’ébullition normal de l’eau est de 100 °C. La grande majorité des points d’ébullition que l’on trouve dans les tableaux de propriétés physiques et chimiques sont en fait des points d’ébullition normaux.

Définition standard du point d’ébullition

Pendant de nombreuses années, 1 atm a été considéré comme la pression atmosphérique standard. Cependant, l’atmosphère en tant qu’unité de pression présente certains inconvénients liés à sa conversion en différents systèmes d’unités, puisqu’elle ne correspond à un multiple ou sous-multiple entier d’aucune des unités de pression des autres systèmes d’unités. Par exemple, 1 atm équivaut à 101,325 ou 1,01325. 10 ⁵ Pa. D’autre part, le bar est une unité de pression dont la valeur est très similaire à celle de 1 atmosphère, mais qui représente exactement 100 000 ou 10 5 Pa ^, qui est l’unité de pression dans le Système international d’unités.

Compte tenu de la faible différence et des avantages d’utiliser le bar au lieu de l’atmosphère, la pression standard est désormais considérée comme étant de 1 bar et la pression de 1 atm a été renommée pression normale. De nombreuses propriétés qui étaient mesurées dans le passé à une pression de 1 atm sont maintenant rapportées à 1 bar et sont souvent appelées quantités standard. Cela dit, le point d’ébullition standard est défini comme le point d’ébullition d’une substance à une pression de 1 bar ou 10 5 ^Pa . Cela revient à dire que le point d’ébullition standard est la température à laquelle la pression de vapeur d’une substance atteint 1 bar.

Les références

glossaires spécialisés. (2017, 12 juin). Point d’ébullition normal [Point d’ébullition normal] (Chimie) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15 juillet). Point d’ébullition – Concept, comment il est calculé et exemples . Concept. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREPHONSIT. (sd). Différence entre le point d’ébullition normal et le point d’ébullition standard . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457