Nous expliquons ce qu’est l’état gazeux et certaines de ses propriétés. De plus, la transformation de la matière à l’état gazeux et des exemples.
Qu’est-ce que l’état gazeux ?
L’état gazeux est compris comme l’un des quatre états d’agrégation de la matière , avec les états solide , liquide et plasmatique .
Les substances à l’état gazeux sont appelées « gaz » et se caractérisent par le fait que leurs particules constitutives sont liées ensemble de manière lâche , c’est-à-dire étendues dans tout le récipient où elles se trouvent, jusqu’à ce qu’elles couvrent autant que possible l’espace disponible.
Cette dernière est due au fait que les particules qui composent les gaz ont une très faible force d’attraction entre elles , et pour cette raison elles n’ont pas de forme ni n’occupent un volume défini dans l’espace . D’autre part, la densité des gaz est bien inférieure à celle des solides et des liquides, et ils réagissent également très peu à la gravité.
En raison de la faible interaction entre les particules de gaz, elles sont en suspension avec très peu d’influence de la gravité (on peut dire qu’elles « flottent »). De plus, malgré leur cohésion quasi nulle, les gaz ont une énorme capacité à être comprimés , ce qui s’effectue souvent lors de leur traitement industriel pour le transport.
Les propriétés physiques d’un gaz donné (couleur, goût, odeur) peuvent varier en fonction des éléments qui le constituent ou qui y sont dissous. Par exemple, l’air est incolore, inodore et insipide, tandis que les gaz d’ hydrocarbures tels que le méthane ont une odeur désagréable typique et peuvent être colorés .
Transformation de la matière à l’état gazeux
Il est possible d’amener certains liquides ou solides à l’état gazeux, généralement en les soumettant à des variations brutales et soutenues de température et/ou de pression . De la même manière mais en sens inverse, un gaz peut se transformer en liquide ou en solide . Ces processus peuvent être étudiés séparément, comme suit :
- Du liquide au gaz : évaporation . Cette transformation se produit lorsque de la chaleur est administrée au liquide. Lorsque ses particules les plus superficielles peuvent rompre la tension superficielle du liquide, la substance passe à l’état gazeux. L’évaporation se produit progressivement, de sorte que le liquide passe lentement dans la phase gazeuse.
- Du liquide au gaz : ébullition . Cette transformation se produit lorsque de l’énergie thermique est appliquée à un liquide. Lorsque, en augmentant sa température, son point d’ébullition est atteint (température à laquelle la pression de vapeur du liquide coïncide avec la pression entourant le liquide), tout le liquide passe en phase vapeur, c’est pourquoi on peut voir des bulles à l’intérieur du liquide. L’eau, par exemple, bout à 100°C et se transforme en vapeur d’eau.
- Du solide au gaz : la sublimation . Ce processus se produit lorsqu’un solide se transforme en gaz sans d’abord se transformer en liquide. On en voit un exemple aux pôles de la planète , où la température est si basse que la formation d’eau liquide est impossible, mais même ainsi la glace et la neige se subliment directement dans l’ atmosphère .
- Du gaz au liquide : la condensation . Ce processus physique se produit lorsqu’un gaz est transformé en liquide en abaissant sa température (élimination de la chaleur). La vaporisation est le processus inverse de la condensation. En soustrayant de l’énergie, les particules de gaz se déplacent plus lentement, ce qui leur permet d’interagir davantage et, par conséquent, leurs forces d’attraction sont plus importantes. C’est ce qui se passe dans l’atmosphère lorsque, en s’éloignant de la surface terrestre , la vapeur d’eau perd de sa température et forme des nuages qui finissent par précipiter sous forme de gouttes d’eau par le phénomène appelé pluie.
- Du gaz au solide : sublimation inverse . Ce processus se produit lorsque, en évacuant la chaleur, un gaz passe à l’état solide sans passer par l’état liquide. Il se déroule dans des conditions de pression spécifiques qui soumettent les particules de gaz à une plus grande interaction, ce qui fait que le gaz passe directement à l’état solide. Un exemple de ceci est le givre semi-solide qui apparaît sur les fenêtres un jour d’hiver.
Voir aussi : Mélange homogène
Exemples d’état gazeux
Voici quelques exemples quotidiens de matière à l’état gazeux :
- vapeur d’eau Lorsque l’eau s’évapore, elle change d’état et se transforme en vapeur. Nous pouvons le vérifier lorsque nous cuisinons : lors de l’ébullition de certains liquides, nous pouvons voir la colonne de vapeur sortir de la casserole.
- Air . L’air que nous respirons est une masse homogène de gaz de diverses natures, tels que l’oxygène, l’hydrogène et l’azote, généralement transparents, incolores et inodores.
- Butane. C’est un gaz de nature organique, dérivé du pétrole , composé d’hydrocarbures inflammables. Nous l’utilisons pour générer de la chaleur et alimenter nos cuisines, et dans les briquets.
- Méthane. C’est un autre gaz d’hydrocarbure, un sous-produit fréquent de la décomposition de la matière organique . Il est possible d’en trouver en quantité dans les marécages, les vasières, ou encore dans les intestins de l’ être humain . Il a une odeur caractéristique désagréable.
