Le cycle de l'eau sur Terre

La liquéfaction
Auteurs : Anissa Touati(plus d'infos)
Résumé :
La vapeur d\'eau est un gaz invisible. La liquéfation est le passage de l\'état gazeux (vapeur d\'eau) à l\'état liquide. Elle intervient sous des conditions thermodynamiques bien définies.
Publication : 1 Septembre 2000

Un corps donné peut exister sous différentes phases. Ainsi l'eau, au sein de l'atmosphère, se trouve sous trois formes :
- vapeur ;
- liquide (pluie et gouttelettes d'eau qui rentrent dans la composition des nuages) ;
- solide (neige, grêle, cristaux de glace se trouvant dans les nuages).

La vapeur d'eau est un gaz invisible. La liquéfation est le passage de l'état gazeux (vapeur d'eau) à l'état liquide. Elle intervient sous des conditions thermodynamiques bien définies.
La température est le principal paramètre physique qui régit ce phénomène. À une température donnée correspond une pression de vapeur saturante bien déterminée qui définit la quantité maximale d'eau pouvant être sous forme gazeuse. Plus la température est grande, plus ce seuil est élevé. À 100 °C, par exemple, la pression de vapeur de l'eau est égale à la pression atmosphérique.

Si on considère un certain volume de vapeur d'eau à une certaine température qui correspond justement à la pression de vapeur saturante et que l'on essaie de rajouter des molécules d'eau sous forme de vapeur celles-ci seront d'une certaine manière obligées de se rassembler, en d'autres termes de se condenser, pour tenir le moins de place possible afin que la pression ne dépasse pas la valeur maximale autorisée. Cet excédent de molécules de vapeur d'eau se transforme alors en eau liquide : c'est la liquéfation.

La liquéfation, comme tout autre phénomène de changement de phase, s'accompagne d'échanges d'énergie très importants. On définit la chaleur latente d'un corps comme l'énergie qu'il faut fournir à un kilogramme du corps concerné pour le faire passer, à température et pression constante, d'une phase de basse température (par exemple liquide) à une phase de haute température (gaz). Pour réaliser le phénomène inverse le corps perd cette quantité de chaleur. Il en résulte que la liquéfation est un phénomène qui libère de l'énergie ("dégage de la chaleur"). La liquéfation intervient dans la formation des nuages mais aussi dans celle du brouillard, de la rosée et du givre.

Notons qu'en toute rigueur l'état liquide de l'eau correspond à un nombre important de molécules rassemblées en un même point, ce qui, statistiquement, est peu probable. Ceci implique que la liquéfation n'aurait lieu que si l'état de saturation était bien avancé. En réalité, un autre phénomène intervient : les impuretés en suspension dans l'atmosphère jouent le rôle de noyaux de condensation ; elles piègent les molécules d'eau sous forme de vapeur donc les amènent à se condenser en un même point dès le début de la saturation.