Vaporisation de l'eau pure

• Expérience
On étudie l’évolution de la température au cours de l'ébullition d'une eau pure.

• Réalisation
L'eau utilisée est la plus pure possible : il s'agit d'eau distillée.
L’eau liquide est placée dans un ballon. On place ensuite le ballon dans un chauffe ballon. La température est relevée à l'aide d'un thermomètre électronique et notée à intervalles de temps réguliers grâce à un chronomètre.

• Montage

Doc.1. Montage de l'expérience.

• Mesures
Les résultats des relevés sont reportés dans un tableau :

Doc.2. Tableau de mesures.

Ces résultats permettent de tracer la courbe de l'évolution de la température au cours du temps.

Doc.3. Courbe d'évolution de la température en fonction du temps.

• Observations
Le chauffage provoque une élévation de la température de l'eau.
L'eau reste liquide jusqu'à 100 °C. Lorsque cette température est atteinte l'ébullition débute : des bulles de vapeur d'eau se forment au sein du liquide et sont libérées dans l'air. La température reste constante et égale à 100 °C pendant toute l'ébullition. L'ébullition est donc repérable sur la courbe d'ébullition de l'eau grâce à un palier de température.

Doc.4. Placement du début de l'ébullition

• Conclusion
Lorsque l'eau pure liquide entre ébullition sa température est de 100°C et cette température reste constante pendant l'ébullition.
On dit que la température d'ébullition de l'eau pure est de 100°C.

L'évaporation et l'ébullition de l’eau provoquent toutes deux le passage de l’état liquide à l'état gazeux, mais elles se déroulent de manières différentes:
- contrairement à l'ébullition, l'évaporation ne nécessite pas de chauffage ;
- l'évaporation se produit quelle que soit la température de l'eau liquide, alors que l'ébullition n'a lieu, dans les conditions de pression habituelles, qu'à 100°C;
- lors d'une évaporation c'est essentiellement la couche supérieure de l’eau (au niveau de la surface libre) qui subit une vaporisation alors que pendant une ébullition les bulles de vapeur se forment en tous points du liquide.

Tout comme la fusion et la solidification, la vaporisation de l'eau pure se réalise à température constante. On considère ici la vaporisation de l’eau pure en tant qu’ébullition.
Les courbes de fusion, de solidification et d'ébullition de l'eau pure présentent toutes un palier de température correspondant à un changement d'état de l'eau.