Vapeur vs Gaz : Différence et Comparaison

La vapeur fait référence à l'état gazeux d'une substance qui est liquide ou solide à température et pression ambiantes, tandis que le gaz désigne toute substance dans son état gazeux. Alors que la vaporisation implique spécifiquement la transformation de la phase liquide à la phase gazeuse, le gaz peut englober une gamme plus large de substances et d'états, y compris des éléments comme l'oxygène et l'azote sous leur forme gazeuse.

Faits marquants

1. La vapeur est une substance gazeuse générée par l'évaporation ou l'ébullition d'un liquide, tandis que le gaz est un état de la matière qui existe naturellement dans l'atmosphère.
2. La vapeur peut être vue et ressentie comme une brume ou un brouillard, tandis que le gaz est invisible à l'œil nu.
3. La vapeur peut être facilement condensée à l'état liquide, tandis que le gaz nécessite une pression élevée ou une température basse pour devenir liquide.

Vapeur vs gaz

La différence entre la vapeur et le gaz est que la vapeur n'est pas un état gazeux de la matière, elle peut être solide ou liquide, mais le gaz est un état gazeux de la matière. Bien qu'ils puissent sembler déroutants car ils sont tous les deux à l'état gazeux. 

Tableau de comparaison

Fonctionnalité	Vapeur	Gaz
Définition	Phase gazeuse d'une substance En équilibre avec ses	Phase gazeuse d'une substance pas nécessairement dans
	état liquide ou solide	équilibre avec son état liquide ou solide
Dépendance de la température	Existe généralement en dessous de la température critique	Existe au-dessus de la température critique ainsi que  ci-dessous
	de sa substance	le pression critique
Densité	Densité plus élevée que le gaz à la même pression	Densité inférieure que la vapeur à la même pression
Forme	Pas de forme définie (conforme au conteneur)	Pas de forme définie (conforme au conteneur)
Forces intermoléculaires	Des forces intermoléculaires plus fortes par rapport au gaz	Forces intermoléculaires plus faibles par rapport à la vapeur
Exemples	Vapeur d'eau, vapeur de mercure	Oxygène, azote, dioxyde de carbone

Qu'est-ce que la vapeur ?

La vapeur se forme lorsqu'une substance subit une vaporisation, un processus par lequel elle passe de son état liquide ou solide à la phase gazeuse. Cette transformation se produit lorsqu’une énergie suffisante est ajoutée pour vaincre les forces intermoléculaires qui maintiennent la substance dans son état condensé.

Caractéristiques de la vapeur :

1. État de la matière: La vapeur existe à l'état gazeux, partageant des caractéristiques avec les gaz. Cependant, il diffère en ce qu'il provient de substances ayant des poids moléculaires plus élevés qui sont liquides ou solides dans des conditions standard.
2. Composition: La composition de la vapeur reflète celle de la substance dont elle est issue. Par exemple, la vapeur d’eau est constituée de molécules d’eau, tandis que la vapeur provenant de liquides volatils contient des molécules de la substance en phase gazeuse.
3. Dépendance de la température: La formation et le comportement de la vapeur sont fortement influencés par la température. Des températures plus élevées augmentent l’énergie cinétique des molécules, facilitant la vaporisation et entraînant une augmentation de la pression de vapeur.
4. Relation pression et volume: Semblable aux gaz, la vapeur obéit à la loi des gaz parfaits, démontrant une relation proportionnelle entre la pression et le volume lorsque la température et la quantité de substance restent constantes.

Importance de la vapeur :

1. Applications industrielles: La vapeur joue un rôle crucial dans divers processus industriels, notamment la distillation, l'évaporation et le dépôt en phase vapeur. Ces processus sont vitaux dans des secteurs tels que le génie chimique, les produits pharmaceutiques et la fabrication de semi-conducteurs.
2. Climat et météo: La vapeur d'eau est un composant clé de l'atmosphère terrestre et influence considérablement les conditions météorologiques et le climat. Comprendre le comportement de la vapeur aide les météorologues à prédire les phénomènes météorologiques tels que les précipitations, le brouillard et la formation de nuages.
3. Les avancées technologiques: Les progrès des technologies liées à la vapeur ont conduit à des innovations dans des domaines tels que la production d'énergie, où des turbines à vapeur sont utilisées dans les centrales électriques, et les sciences de l'environnement, avec des développements dans la compression de vapeur pour la réfrigération et la climatisation.

Qu'est-ce que le gaz?

Le gaz est un état de la matière caractérisé par sa capacité à se dilater pour remplir le récipient qu'il occupe, sa faible densité par rapport aux liquides et aux solides et sa tendance à diffuser rapidement. Contrairement aux solides et aux liquides, les gaz n’ont pas de forme ni de volume défini et leurs particules se déplacent librement et indépendamment les unes des autres.

Caractéristiques du gaz

1. Comportement des particules: Les particules de gaz présentent un mouvement constant et aléatoire, se déplaçant sur des trajectoires droites jusqu'à ce qu'elles entrent en collision avec d'autres particules ou avec les parois de leur conteneur. Ces collisions génèrent une pression, qui est la force exercée par le gaz par unité de surface.
2. Expansion et contraction: Les gaz se dilatent uniformément pour remplir l'espace disponible de leur conteneur. A l’inverse, lorsque le volume du conteneur diminue, les gaz se contractent pour occuper moins d’espace. Cette propriété permet aux gaz de s'adapter à la forme et à la taille de leur contenant.
3. Compressibilité: Les gaz sont hautement compressibles, ce qui signifie que leur volume peut être considérablement réduit sous pression. Lorsqu’une pression est appliquée à un gaz, l’espace entre ses particules diminue, entraînant une diminution de volume.
4. Comportement des gaz parfaits: Le comportement des gaz parfaits est décrit par la loi des gaz parfaits, qui relie la pression, le volume, la température et le nombre de particules de gaz. Même si les gaz réels peuvent s'écarter du comportement idéal dans certaines conditions, la loi des gaz parfaits fournit une approximation utile dans de nombreuses situations.

Importance du gaz

1. Applications industrielles: Les gaz font partie intégrante de divers processus industriels, notamment la combustion pour la production d'énergie, la fabrication de produits chimiques et comme matières premières pour la production d'une large gamme de produits, tels que les engrais, les plastiques et les produits pharmaceutiques.
2. Impact environnemental: Comprendre la composition et le comportement des gaz dans l'atmosphère terrestre est crucial pour résoudre les problèmes environnementaux tels que le changement climatique, la pollution atmosphérique et l'appauvrissement de la couche d'ozone. La surveillance des émissions de gaz et de leurs effets sur la qualité de l’air et le climat est essentielle pour atténuer ces défis.
3. Les avancées technologiques: Les technologies basées sur les gaz stimulent l'innovation dans de nombreux domaines, notamment les transports (par exemple, les moteurs à combustion interne, les piles à combustible), les soins de santé (par exemple, les gaz médicaux pour l'anesthésie et la thérapie respiratoire) et l'exploration spatiale (par exemple, les systèmes de propulsion des fusées).
4. Recherche scientifique: Le comportement des gaz sert de base à l'étude des principes fondamentaux de la physique et de la chimie, tels que la thermodynamique, la cinétique et les interactions moléculaires. Les connaissances acquises grâce aux études sur les gaz contribuent aux progrès des connaissances scientifiques et au développement technologique.

Différences principales entre la vapeur et le gaz 

• Origine:
  • La vapeur provient de substances liquides ou solides à température et pression ambiantes, en cours de vaporisation.
  • Le gaz fait référence à l'état général de la matière, englobant les substances dans leur phase gazeuse, quelle que soit leur origine.
• Formation:
  • La vapeur se forme lorsqu'une substance subit une vaporisation, passant de la phase liquide ou solide à la phase gazeuse.
  • Le gaz existe en tant qu’état de la matière, qu’il soit naturel ou produit artificiellement, sans processus de transformation spécifique comme la vaporisation.
• Composition:
  • La vapeur maintient la composition chimique de la substance dont elle provient.
  • Le gaz peut être constitué de divers éléments ou composés à l’état gazeux, avec des compositions et des propriétés diverses.
• Dépendance de la température:
  • La vaporisation se produit à des températures spécifiques propres à chaque substance, influencées par des facteurs tels que la pression et les interactions moléculaires.
  • Le comportement du gaz est influencé par les changements de température mais n'implique pas nécessairement une transition de phase comme la vaporisation.
• Exemples:
  • Des exemples de vapeur incluent la vapeur d'eau (vapeur), l'alcool vaporisé ou le parfum évaporé.
  • Des exemples de gaz comprennent l'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone et d'autres substances à l'état gazeux, qu'elles soient naturelles ou produites artificiellement.

Bibliographie 

1. https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.1753975%40apl.2019.APLCLASS2019.issue-1
2. https://link.springer.com/article/10.1557/JMR.1986.0205

Dernière mise à jour : 02 mars 2024