Entre ces deux états, les molécules sont agitées, mais pas suffisamment pour "casser" toute liaison entre elles : c'est l'état liquide, qui coule et s'adapte à la forme du récipient dans lequel il se trouve.
La présence d'eau liquide sur Terre est le résultat d'une pression atmosphérique suffisante à sa surface et du fait que l'orbite terrestre est située la zone d'habitabilité du Soleil, celle-ci étant quasi circulaire et stable. Cependant, son origine demeure incertaine.
Les changements d'état de l'eau pure se font toujours à température constante. L'eau solide devient liquide à 0°C. Si, à pression normale, on chauffe un glaçon, la température du glaçon va augmenter jusqu'à atteindre 0°C. Puis lorsque le glaçon fond, la température reste à 0°C (c'est le palier de température).
L'eau à l'état liquide
L'eau liquide est un fluide naturel, transparent, qui coule. Elle n'a pas de forme propre, elle ne peut être attrapée. L'eau à l'état liquide est celle que l'on trouve le plus fréquemment autour de nous.
À l'échelle macroscopique, un liquide ne présente pas de forme propre et ne peut pas être saisi, à la différence d'un solide. C'est un fluide qui s'adapte à la forme du récipient dans lequel il est placé. Transvasé dans un autre récipient, un liquide conserve tout de même son volume.
L'eau liquide
C'est l'eau qui coule au robinet, l'eau qui tombe sous forme de pluie… L'eau se présente sous cette forme lorsque sa température est supérieure à 0 °C et inférieure à 100 °C.
Un liquide est caractérisé par sa capacité d'écoulement (fluidité) et n'a donc pas de forme propre : il prend la forme du récipient qui le contient. En revanche, un liquide a un volume propre et présente de ce fait une très faible compressibilité.
Les nuages sont composés de divers éléments : de l'air sec, de la vapeur d'eau saturante, de l'eau sous forme liquide et (ou) solide, des particules solides. Les nuages résultent de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air autour de particules solides appelées noyaux de condensation ou noyaux glaçogènes.
Fusion. La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide. Lorsqu'un glaçon fond, l'eau passe de l'état solide à l'état liquide.
- l'état liquide : le lac, la cascade, la rivière, le nuage, la rosée, la pluie, la mer, l'océan, le brouillard, la brume, la buée… - l'état solide (gelé) : l'iceberg, le glaçon, la neige, la grêle, le givre, la gelée, la glace, le glacier, la banquise, la stalactite, le verglas…
De la température ambiante à 0°C, l'eau dans le tube à essai est uniquement sous forme liquide. A 0°C, l'eau commence à se transformer en glace. Tant que les deux états de l'eau, solide et liquide, sont en présence, la température à l'intérieur du tube à essai reste constante : 0°C.
Un solide a un volume propre et une forme propre. Un liquide a un volume propre, mais pas de forme propre, car il prend la forme du récipient. La surface libre d'un liquide au repos est plane et horizontale. Un gaz n'a pas de volume propre ni de forme propre, il prend le volume et la forme du récipient.
Lorsque l'air est saturé en vapeur d'eau (U=100%) un refroidissement se traduit par un excédent d'eau incapable de rester à l'état de vapeur dans l'air. Cet excédent d'eau est condensé sous forme liquide (gouttelettes d'eau) ou solide (cristaux de glace).
Pourquoi ? Parce que la Terre est une planète qui fonctionne en circuit fermé. Lorsqu'un litre d'eau arrive à la mer, un litre d'eau s'évapore. C'est ce que l'on appelle le cycle de l'eau.
La première, la plus ancienne, avance que l'eau proviendrait du dégazage du manteau de la Terre pendant l'Hadéen, il y a plus de 4 milliards d'années. Les gaz volcaniques, riches en vapeur d'eau, se seraient alors refroidis et auraient formé les premiers nuages.
Premier scénario de l'origine de l'eau sur Terre
Des gaz tels que le dioxyde de carbonedioxyde de carbone étaient éjectés en parallèle, créant une atmosphère. Sur Terre, les conditions de température et de pression ont fait passer l'eau sous forme liquide, et ainsi les océans ont-ils apparu.
Pratiquement, l'air est dépoussiéré, débarrassé de son gaz carbonique et de son humidité, comprimé vers 200 atmosphères, refroidi dans un échangeur, puis détendu jusqu'a 25 atmosphères. Une série de compressions et de détentes aboutit à la liquéfaction.
Une particularité étonnante qui s'explique au niveau atomique. Dans l'immense majorité des cas, l'état solide d'un corps, où les molécules sont plus ordonnées, occupe moins de place que l'état liquide. Pour l'eau, c'est l'inverse.
« Solide : neige, glacier, banquise, iceberg, givre, grêle. Gaz : vapeur d'eau. » La neige est donc de l'eau à l'état solide.
Si, à la pression atmosphérique, on abaisse la température en dessous de 0° Celsius (soit 273,15 K), l'eau liquide se transforme en glace : la structure tétraédrique présente dans l'eau liquide se fige alors et l'ordre local devient un ordre à grande distance. Cette glace est donc un solide cristallin.
Notons cependant que l'eau à l'état gazeux est appelée vapeur d'eau, gaz invisible, à ne pas confondre avec la buée, gouttelettes d'eau en suspension dans l'air. L'eau se présente sous trois états différents : solide (glace, neige), liquide et gazeux (vapeur d'eau).
À basse température (en dessous de 0°C), on observe de la glace (la phase solide). Lorsque la température de l'eau est entre 0°C et 100°C, sa phase est liquide. Lorsque la température de l'eau est supérieure à 100°C, l'eau est dans sa phase gazeuse : c'est de la vapeur d'eau.
Dans des conditions normales de température et de pression, certaines substances chimiques sont liquides. En voici quelques exemples : l'eau, l'éthanol, l'acide sulfurique, le mercure, le dibrome, l'octane.
Celui-ci est parfois surnommé « cinquième état de la matière » (les quatre états habituels étant le solide, le liquide, le gaz et le plasma). Il faut percevoir cet état de la matière comme un nuage gazeux d'atomes.