Phases extrêmes : glace et diamant sous pression

Question 1. Traversée de la frontière graphite/diamant vers $\sim 5$ GPa : transition de phase solide-solide (réarrangement cristallin), libération de chaleur latente de transition.

Question 2. 2 GPa $\approx 200$ km de profondeur océanique (ordre de grandeur) : au coeur de géantes glace/eau, phases $VI$-$VII$ plutôt que glace $I_h$ — contexte astro/géo.

Question 3. Graphite $\to$ diamant : $v_{dia} < v_{graph}$, donc $\Delta v < 0$. Or la frontière graphite/diamant observée expérimentalement a une pente $\mathrm{d}P/\mathrm{d}T > 0$ (c'est pourquoi la synthèse industrielle du diamant demande à la fois une pression et une température élevées). D'après Clausius-Clapeyron, $\mathrm{d}P/\mathrm{d}T = L/(T\Delta v)$ : avec $\Delta v < 0$ et $\mathrm{d}P/\mathrm{d}T > 0$, il faut nécessairement $L < 0$ pour cette transition, c'est-à-dire que le passage graphite $\to$ diamant libère de la chaleur (le diamant, cristal plus rigide et plus ordonné, a une entropie molaire plus faible que le graphite : $\Delta s < 0$, cohérent avec $\Delta v < 0$ pour donner $\mathrm{d}P/\mathrm{d}T = \Delta s/\Delta v > 0$).

Question 4. VdW décrit un fluide avec instabilité liquide-gaz ; les transitions cristallines (diamant, glaces polymorphes) impliquent l'ordre à longue portée et des interactions spécifiques — hors champ du VdW, mais lisibles sur un diagramme $(P,T)$ expérimental.