VIII- LE POINT CRITIQUE
1) Introduction
Lorsque l'on chauffe un liquide, il se dilate; en effet, les molécules qui s'agitent de plus en plus
ont tendance à s'écarter de plus en plus les unes des autres. Cependant le liquide reste approximativement incompressible, et cette
dilatation dépend assez peu de la pression.
Considérons dans un récipient clos étanche, un liquide en équilibre avec sa vapeur. Augmentons la température.
Le liquide se dilate et ses molécules s'éloignent les unes des autres. D'un autre côté, la pression de vapeur augmente énormément. Il y a de plus
en plus de molécules dans la vapeur, et elles sont donc de plus en plus proches les unes des autres. Pour une quantité adéquate
de liquide au départ (telle que la densité moyenne soit égale à la densité critique), il y a en permanence du liquide
et de la vapeur sans que l'un gagne sur l'autre. Pour une certaine température appelée température critique, les molécules sont
à la même distance dans le liquide et le gaz, et le liquide et le gaz deviennent indistinguables. Quand on approche cette température,
le liquide devient opalescent.
La vidéo ci-contre à droite montre l'expérience décrite précédemment
(expérience dite des tubes Natterer).
Faut-il appeler la substance dans ce cas liquide ou gaz?
Au delà du point critique, un fluide se trouve dans un état que l'on nomme
hypercritique, mais quand à savoir à quoi ressemble un fluide dans cet état, la question est des plus ardues. On pourrait
selon les situations le considérer comme un gaz très dense ou un liquide très peu dense, "quelque chose" entre ces deux états.
Au delà du point critique, le liquide n'existe donc plus.
L'état liquide demande donc des conditions spéciales pour exister. Il existe pour des températures comprises entre celle du point triple et celle du point
critique.
2) Contournement du point critique.
On peut passer continûement de l'état gazeux à l'état liquide sans jamais voir de surface libre entre le liquide et le gaz,
en contournant le point critique. La vidéo ci-contre à droite montre cette transformation.
Suite : vidéo d'une séance au cycle 3.