Tous les solides ont-ils un point de fusion? Par exemple, y a-t-il un moment où un arbre, un morceau de papier ou un autre solide à base de carbone devient un liquide?
Posée par: Jamie Antoun
Réponse
Non dans le sens où un matériau doit conserver une composition chimique identique puis changer d’une phase à l’autre, tous les solides n’ont pas de point de fusion.
De nombreux matériaux, par exemple le papier, commenceront à avoir des réactions chimiques avec les matériaux environnants à mesure que la température augmente, avant un changement de phase, car le papier éclatera en flamme (en se combinant avec de l’oxygène atmosphérique) à environ 450 degrés F. Même dans le vide, de nombreux matériaux commenceront à se décomposer chimiquement avant de pouvoir changer de phase. Je m’attendrais à ce qu’un mélange complexe de grosses molécules organiques comme le bois subisse diverses réactions cataboliques en tant que premières macromolécules, puis que des molécules plus petites acquièrent suffisamment d’énergie d’activation pour se décomposer en des molécules plus simples et moins énergétiques (i.e. enthalpie inférieure), bien avant que ces molécules puissent changer de phase.
Réponse de: Rob Landolfi, Professeur de sciences, Washington, DC
Tous les solides courants subissent généralement l’un des trois types de transformations lorsqu’ils sont chauffés:
- Passer d’un état solide à un état liquide, par exemple lorsqu’un métal, une cire ou une glace est chauffé jusqu’à son point de fusion, ou la température spécifique à laquelle la fusion se produit.
- Passage directement d’un solide à un gaz dans un processus appelé sublimation. Un exemple de sublimation se produit avec de la glace carbonique (dioxyde de carbone congelé) lorsqu’elle est exposée à la température ambiante, ou du soufre lorsqu’elle est chauffée progressivement sans s’enflammer.
- Décomposition, qui est une décomposition des produits chimiques dans le matériau chauffé. La décomposition se produit dans de nombreux mélanges et composés organiques courants tels que les aliments, le bois ou le papier. Ces matériaux ne fondent généralement pas ou ne se liquéfient pas de manière visible, bien que certains des produits chimiques ou produits de décomposition qui en résultent fondent et se mélangent avec la masse carbonée restante. Si la masse décomposée est chauffée davantage, il existe une température à laquelle tous les produits chimiques présents vont fondre ou se sublimer.
Il existe des conditions dans lesquelles certains matériaux peuvent être sublimés au lieu de fondre, ou se liquéfier au lieu de se sublimer. Des exemples courants sont la sublimation de la glace sous vide lors de la lyophilisation, ou la liquéfaction (fusion) du soufre sous haute pression.
La présence d’oxygène aura un effet dramatique sur le chauffage des matières organiques. Lorsqu’elles sont chauffées à l’air, la plupart des substances végétales ou animales se décomposent partiellement, puis s’enflamment et sont converties en produits de combustion, principalement de l’eau et du dioxyde de carbone. Les cendres qui restent sont un mélange de sels et d’oxydes qui fondront à haute température.
Répondu par: Scott Wilber, Président, ComScire – Quantum World Corporation