12.4: Évaporation et condensation
Évaporation
Une flaque d’eau laissée intacte finit par disparaître. Les molécules liquides s’échappent dans la phase gazeuse, devenant de la vapeur d’eau. La vaporisation est le processus dans lequel un liquide est converti en gaz. L’évaporation est la conversion d’un liquide en sa vapeur en dessous de la température d’ébullition du liquide. Si l’eau est plutôt conservée dans un récipient fermé, les molécules de vapeur d’eau n’ont aucune chance de s’échapper dans les environs et le niveau d’eau ne change donc pas. Lorsque certaines molécules d’eau deviennent de la vapeur, un nombre égal de molécules de vapeur d’eau se condensent à l’état liquide. La condensation est le changement d’état d’un gaz à un liquide.
Pour qu’une molécule liquide s’échappe à l’état gazeux, la molécule doit avoir suffisamment d’énergie cinétique pour surmonter les forces d’attraction intermoléculaires dans le liquide. Rappelons qu’un échantillon liquide donné aura des molécules avec une large gamme d’énergies cinétiques. Les molécules liquides qui ont cette certaine énergie cinétique seuil s’échappent de la surface et deviennent de la vapeur. En conséquence, les molécules liquides qui restent ont maintenant une énergie cinétique plus faible. Lorsque l’évaporation se produit, la température du liquide restant diminue. Vous avez observé les effets du refroidissement par évaporation. Par une journée chaude, les molécules d’eau de votre transpiration absorbent la chaleur corporelle et s’évaporent de la surface de votre peau. Le processus d’évaporation laisse la transpiration restante plus froide, qui absorbe à son tour plus de chaleur de votre corps.
Un liquide donné s’évapore plus rapidement lorsqu’il est chauffé. En effet, le processus de chauffage se traduit par une plus grande fraction des molécules du liquide ayant l’énergie cinétique nécessaire pour s’échapper de la surface du liquide. La figure ci-dessous montre la distribution de l’énergie cinétique des molécules liquides à deux températures. Le nombre de molécules qui ont l’énergie cinétique requise pour s’évaporer est indiqué dans la zone ombrée sous la courbe à droite. Le liquide à température plus élevée \(\left(T_2\right)\) a plus de molécules capables de s’échapper en phase vapeur que le liquide à température plus basse \(\left(T_1\right)\).
À 29 029 pieds \(\left(8848\:\text{m}\right)\), le mont Everest dans la chaîne himalayenne à la frontière entre la Chine et le Népal est le point culminant de la terre. Son altitude pose de nombreux problèmes pratiques aux grimpeurs. La teneur en oxygène de l’air est beaucoup plus faible qu’au niveau de la mer, ce qui oblige à amener des réservoirs d’oxygène (bien que quelques alpinistes aient atteint le sommet sans oxygène). Un autre problème est celui de l’eau bouillante pour la cuisson des aliments. Bien que l’eau bout à \(100^\text{o}\text{C}\) au niveau de la mer, le point d’ébullition au sommet du mont Everest n’est que d’environ \(70^\text{o}\text{C}\). Cette différence rend très difficile l’obtention d’une tasse de thé décente (ce qui a définitivement frustré certains grimpeurs britanniques).
