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Lequel des processus suivants ne constitue pas une réaction exothermique? (A) la condensation, (B) la sublimation, (C) la respiration, (D) la combustion de carburants ou (E) la neutralisation des acides par des alcalis.
Une réaction exothermique est une réaction qui libère de l’énergie dans le milieu environnant. Quatre des cinq choix de réponse décrivent des réactions exothermiques, tandis qu’un seul, soit la bonne réponse, ne représente pas une réaction exothermique. Il convient de noter que les deux premiers choix de réponse, soit la condensation et la sublimation, décrivent des processus qui représentent des changements de phase, tandis que les trois autres choix de réponse, soit la respiration, la combustion de carburants et la neutralisation des acides par des alcalis, décrivent des processus qui sont des réactions chimiques. Examinons ces deux groupes un par un en commençant par les changements de phase.
Les trois états principaux de la matière sont gazeux, liquide et solide. L'état gazeux est celui qui comporte le plus d'énergie avec des particules qui se déplacent et qui rebondissent, alors que l’état solide est celui qui comporte le moins d'énergie avec des particules figées sur place. L’état liquide se situe quelque part entre les deux. La condensation représente le processus de transformation d'un gaz en liquide. Par exemple, vous remarquerez peut-être de la condensation sur la paroi extérieure d’un verre d’eau froide. La vapeur d’eau présente dans l’air se condense en liquide à la surface du verre. En revanche, la sublimation représente le processus de transformation d’un solide directement en gaz. Un exemple de ce changement de phase est la glace sèche solide qui se sublime en dioxyde de carbone.
En examinant notre diagramme, nous pouvons constater que la condensation, ou la transformation d’un gaz en liquide, implique le passage d’un état d’énergie supérieure à un état d’énergie inférieure. Or, la sublimation, ou la transformation d’un solide en gaz, implique le passage d’un état d'énergie inférieure à un état d'énergie supérieure. Dans le cas de la sublimation, puisque le niveau d’énergie augmente, nous pouvons affirmer que l'énergie est absorbée par le système. Un processus au cours duquel l’énergie est absorbée constitue un processus endothermique. En revanche, le processus de condensation implique une perte d’énergie. En d’autres termes, de l’énergie est libérée. Conformément avec la définition précédente, un processus qui libère de l’énergie dans le milieu environnant est un processus exothermique.
Nous avons donc identifié un processus qui n’est pas exothermique. Le choix de réponse (B), la sublimation, est endothermique. La sublimation est donc la bonne réponse.
Pour nous en assurer, examinons les trois autres choix de réponse. Nous avons décrit précédemment ces choix de réponse comme étant des réactions chimiques. Nous pouvons toutefois être plus précis et affirmer qu’il s’agit bien de réactions chimiques qui libèrent de l’énergie. La respiration libère de l’énergie en décomposant les molécules de glucose. Cette énergie peut ensuite être utilisée par l’organisme. De l’énergie est également libérée lors de la combustion de carburants. Cette énergie peut ensuite être utilisée par des machines ou par des véhicules alimentés par ce carburant. Les réactions de neutralisation libèrent également de l’énergie. Au fur et à mesure que de nouvelles liaisons se forment dans la solution, de l’énergie est libérée dans le milieu environnant, notamment sous forme de chaleur. Alors, lequel des processus suivants ne constitue pas une réaction exothermique ? Il s'agit de la sublimation, soit le choix de réponse (B).