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La vaporisation est l'un des six changements d'état de la matière. Le terme de « vaporisation » désigne un phénomène physique de changement d'état de la matière et, plus exactement, le passage de l'état liquideétat liquide à l'état de gaz sous l'effet de l'absorptionabsorption d'énergie thermiqueénergie thermique. Ce phénomène repose sur la conversion des molécules d'une substance liquide en gaz, généralement en surmontant les forces d'attraction intermoléculaires. Selon les conditions dans lesquelles se réalise la vaporisation, celle-ci peut prendre différentes formes et se produire à différentes échelles de température
La vaporisation est endothermiqueendothermique, c'est-à-dire qu'elle absorbe de la chaleur, généralement en assez grande quantité.
Processus de la vaporisation
Le processus de vaporisation implique l'absorption d'énergie sous forme de chaleur pour surmonter les forces d'attraction intermoléculaires, appelées forces de Van der Waals, et permettre aux molécules de la substance de passer de l'état liquide à l'état gazeuxétat gazeux. Cette énergie thermique nécessaire pour vaincre ces forces est appelée chaleur latente de vaporisation. Lorsque la substance atteint sa température d'ébullition, la vaporisation devient plus rapide, et la totalité de la substance peut se transformer en gaz.
Sur le plan chimique, la vaporisation ne modifie pas la composition chimique de la substance, car il s'agit d'un processus physique plutôt que d'une réaction chimique. Cependant, la vaporisation peut être associée à des transitions de phasetransitions de phase et de changements de température qui peuvent influencer les réactions chimiques ultérieures.
Principaux types de vaporisation
Les principaux types de vaporisation sont l'évaporation, l'ébullition et la sublimationsublimation :
- Évaporation : l'évaporation est un type de vaporisation qui se produit à des températures inférieures au point d'ébullition de la substance. On parle d'évaporation lorsque le phénomène est lent et qu'il ne concerne que la surface du liquide. Elle implique que les molécules à la surface acquièrent suffisamment d'énergie thermique pour passer à l'état gazeux.
- Ébullition : le terme d'« ébullition » est employé pour désigner le phénomène lorsqu'il est rapide et que des bulles de vapeur se forment au cœur du liquide. Ce processus de vaporisation se produit à une température spécifique appelée point d'ébullition. À cette température, la substance absorbe suffisamment d'énergie pour que l'ensemble de la massemasse liquide se transforme en gaz.
- Sublimation : la sublimation est un processus où une substance passe directement de l'état solideétat solide à l'état gazeux, sans passer par l'état liquide. Cela se produit lorsque la pression atmosphérique est suffisamment basse et que la substance a une pressionpression de vapeur saturante accessible à des températures ambiantes. Un exemple de sublimation est le passage du dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO2) solide (glace sèche) à l'état gazeux.
- La caléfaction, enfin, désigne une vaporisation brutale. Un film de vapeur se forme alors autour des gouttes de liquide. C'est ce qui se passe lorsque l'on fait tomber des gouttes d'eau sur une plaque très chaude, par exemple.
La vaporisation dans les différents secteurs d’activité
L'utilité de la vaporisation est omniprésente dans de nombreux domaines, notamment en chimiechimie, en pharmacologie, en industrie, et dans le domaine des technologies.
Dans le contexte industriel, la vaporisation est couramment utilisée dans les chaudières pour produire de la vapeur, qui peut être exploitée pour générer de l'électricité, chauffer des bâtiments, ou alimenter des processus industriels. Cette vapeur peut être utilisée pour générer de l'électricité, chauffer des bâtiments, ou alimenter des processus industriels, comme dans les centrales électriques et les usines chimiques. Ainsi, la vaporisation sert d'intermédiaire à de nombreux mécanismes de conversion d'énergie. L'exemple typique est celui des centrales thermiques. L'énergie libérée par la combustioncombustion ou par la fission nucléaire est utilisée pour vaporiser de l'eau. La vapeur d’eau ainsi produite entraîne une turbine qui, à son tour, va permettre de produire de l’électricité.
Dans le domaine de la santé, la vaporisation est utilisée dans les dispositifs médicaux tels que les inhalateurs, pour administrer des médicaments sous forme de vapeur, facilitant leur absorption rapide dans les poumonspoumons. Cela est couramment utilisé pour traiter les affections respiratoires telles que l'asthme.
Dans le domaine de l'analyse chimique, la vaporisation est souvent utilisée comme étape cruciale dans diverses méthodes d'analyse, telles que la spectrométrie de massespectrométrie de masse, où les échantillons sont vaporisés pour permettre la séparationséparation des composants et leur identification.
Dans l'industrie alimentaire, la vaporisation est utilisée dans des processus tels que la distillationdistillation pour séparer et concentrer des composés, ainsi que dans le séchage de certains produits alimentaires.
Dans l'industrie électronique, la vaporisation est utilisée dans la fabrication de semi-conducteurssemi-conducteurs, où des matériaux sont déposés sous forme de couches minces à l'aide de techniques de vaporisation.
La vaporisation dans la vie courante
La vaporisation est un phénomène courant dans la vie quotidienne, et elle peut être observée dans divers contextes. Voici quelques exemples de vaporisation dans la vie courante :
- L'évaporation est un type de vaporisation qui se produit fréquemment dans la vie quotidienne. Lorsqu'on laisse un verre d'eau à l'airair libre, l'eau à la surface s'évapore progressivement. De même, les flaques d'eau sur le sol après la pluie s'évaporent avec le temps.
- Cuisson des aliments : l'eau présente dans les aliments ou ajoutée pendant la cuisson se transforme en vapeur. Lors de l'ébullition de l'eau pour cuire des pâtes, la vaporisation est évidente.
- Séchage des vêtements : un exemple courant d'évaporation est le séchage du linge au soleil, où l'eau à la surface des vêtements s'évapore progressivement.
- Lorsque l'eau chauffe dans une bouilloire ou une cafetière, la vaporisation se produit au moment de l'ébullition. La transformation de l'eau liquide en vapeur est utilisée pour préparer des boissons chaudes.
- Inhalateurs médicaux fonctionnent par vaporisation. Les médicaments liquides sont vaporisés en fines particules pour être inhalés efficacement.
- Les vaporisateurs et les diffuseurs d'huiles essentielles utilisent la vaporisation pour disperser de manière contrôlée des substances aromatiquesaromatiques dans l'air. Les liquides aromatiques sont transformés en une fine brumebrume pour parfumer l'environnement.
- Lorsqu'un véhicule est stationné, l'essence dans le réservoir peut s'évaporer lentement. Ce qui explique la présence de réservoirs de carburant équipés de bouchons étanches pour minimiser la perte de carburant par évaporation.
- Les nettoyeurs à sec utilisent souvent un solvantsolvant liquide qui s'évapore rapidement, laissant les vêtements secs. Ce processus est un exemple de vaporisation dans le domaine du nettoyage.
