La température de changement d'état

Fais chauffer de l'eau et regarde un thermomètre plongé dedans : la température monte régulièrement... jusqu'à 100 °C, où elle s'arrête net. Elle reste bloquée à 100 °C tant qu'il reste de l'eau liquide à vaporiser, même si tu pousses le gaz à fond sous la casserole.

Le palier de température

Ce phénomène s'appelle un palier de changement d'état. Sur un graphique température en fonction du temps, il apparaît comme un plateau horizontal :

température (°C)
100 |        ______________
    |       /              \___ (vapeur, ça remonte)
    |      /
  0 |_____/
    +---------------------------> temps
       (eau liquide qui chauffe)   (palier = vaporisation en cours)

Toute l'énergie apportée pendant le palier ne sert pas à augmenter la température : elle sert à casser les liaisons qui maintiennent les molécules d'eau collées entre elles à l'état liquide. Ce n'est qu'une fois tout le liquide transformé en gaz que la température recommence à grimper.

Une température caractéristique de la substance

Chaque substance pure a ses propres températures de fusion et de vaporisation, à une pression donnée. L'eau fond à 0 °C et bout à 100 °C ; le fer fond vers 1538 °C ; le diazote de l'air bout à -196 °C. Ces valeurs permettent d'ailleurs d'identifier une substance inconnue.

L'erreur classique

« Si je chauffe plus fort, l'eau va bouillir à une température plus élevée. » C'est faux : chauffer plus fort fait bouillir l'eau plus vite (le palier dure moins longtemps), mais pas plus chaud. La température de palier ne dépend que de la substance et de la pression, jamais de la puissance du chauffage.