AGITATION
THERMIQUE
Au sein de toute matière,
quel que soit son état, les briques de base qui la fondent ,
atomes ou molécules, ne sont jamais immobiles mais en agitation
perpétuelle. Ce mouvement perpétuel est directement lié
à la température : plus celle-ci est importante plus ce
mouvement est intense. La température est en fait une mesure
de ce qui se passe au niveau moléculaire.
On appelle ce phénomène l'agitation thermique.
Il en est évidemment de même pour l'eau. Mais que se passe
t il exactement dans chacun de ses états : gazeux, liquide ou
solide ?
Etat gazeux
:
Au sein de la vapeur d'eau,
l'agitation thermique des molécules est grande ; elles
se déplacent en tout sens, d'une manière apparemment tout
à fait désordonnée , défiant les lois de
la pesanteur car l'énergie thermique qu'elles contiennent est
suffisamment importante pour les empêcher de s'associer ou de
tomber sous l'action de leur poids.
Un tel comportement est typique de tous les gaz. La vapeur d'eau est
donc un gaz tout à fait normal.
Comme pour tous les gaz, il est possible de comprimer la vapeur d'eau
car l'espace entre les molécules est assez grand pour leur permettre
de se rapprocher les unes des autres : on dit que la vapeur d'eau est
compressible.
Plus la vapeur d'eau se retrouvera dans un grand espace, plus elle occupera
de volume car les molécules agitées se déplacent
partout où c'est possible : comme tous les gaz, la vapeur d'eau
est expansible.
Etat liquide
:
Si l'on refroidit la vapeur
d'eau, l'agitation thermique des molécules diminue.
Lorsque l'énergie d'agitation n'est plus suffisante pour les
en empêcher, les molécules commencent à se lier
les unes aux autres. Elles se rassemblent en paquet pour finalement
former, au sein de la vapeur d'eau, des gouttes d'eau liquide qui tombent
sous l'action de leur poids.
La vapeur se transforme ainsi en eau liquide.
Des liaisons peuvent en effet se former entre les molécules d'eau
car ce sont des molécules polaires et les charges de signes
contraires s'attirent. Ces liaisons, dues à la polarité,
s'établissent entre les atomes d'oxygène de molécules
d'eau voisines. On les appelle des " liaisons hydrogènes
".
Représentation de la liaison
hydrogène entre deux molécules polaires d'eau :
Etat solide
:
Lorsque l'eau est refroidie, l'agitation
thermique des molécules d'eau diminue progressivement et les
liaisons hydrogène, qui pouvaient aisément se tordre dans
le liquide, se raidissent pour devenir pratiquement rectilignes. Les
molécules d'eau forment alors une structure rigide très
organisée : l'eau s'est transformée en glace.
Dans la glace, aussi bien que dans l'eau liquide, toutes les molécules
sont reliées entre elles par des liaisons hydrogène et
sont en relation avec quatre molécules voisines. Mais alors que
dans l'eau liquide l'agitation thermique permet une certaine liberté
aux molécules, dans la glace, cette agitation est réduite
au minimum ; les molécules ne peuvent pas changer de position,
elles ne peuvent que vibrer autour de cette position.
Elles forment un ensemble structuré où chaque atome d'oxygène
est au centre d'un tétraèdre dont les sommets sont occupés
par les atomes d'oxygène des quatre molécules d'eau voisines.
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_____Arbres givrés :___________________________Molécule
d'eau glacée :
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