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Montage de physique n°5 (agrégation 2011) :
Transitions de phase.

Transcription des notes manuscrites de préparation à l'agrégation. Les schémas et le détail des calculs sont dans le document original : télécharger le montage manuscrit (PDF, 2 pages).

Remarques du jury

Expériences qualitatives et quantitatives ; chaleurs latentes.

Transitions de phase du premier ordre

La dérivée première du potentiel thermodynamique est discontinue.

Isothermes de SF₆

Cellule thermostatée avec manomètre : isothermes P(V), paliers de pression de vapeur saturante, point critique C ; comparaison de P_c et T_c avec les tables ; bien attendre longtemps. Courbe P*(T) : \(\Delta H_{vap} = \dfrac{RT^2}{P^*}\dfrac{dP^*}{dT}\) (gaz parfait, en négligeant V_m,l devant V_m,g ; nombre de moles tel que PV = nRT loin du palier, à pression faible).

Visualisation du point critique de SF₆

Projection de la cellule sur un écran : disparition du ménisque, opalescence critique.

Chaleur latente de vaporisation de l'azote, méthode électrique

Dewar d'azote liquide sur une balance avec résistance chauffante : sans chauffage \(\dfrac{\Delta m}{\Delta t}L_v = P\) (pertes), avec chauffage \(\dfrac{\Delta m'}{\Delta t'}L_v = UI + P\). Bien faire le niveau. Erreur systématique de poussée d'Archimède de la résistance : \(\Delta m_{balance} = \Delta m_{azote} + \rho_lS'\Delta H\) (variation de hauteur).

Point triple de l'azote

Azote pompé, sonde Pt en 4 fils et manomètre : T_t et P_t.

Transition du second ordre : transition ferro/para

La dérivée seconde est discontinue. Clou chauffé attiré par un aimant, thermocouple : aimantation M(T) qui s'annule à T_c, température de Curie.

Bibliographie

• Quaranta, Dictionnaire de physique expérimentale, Thermodynamique