Enthalpie de changement d'état
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2008-07-14T17:14:46Z
85.69.252.147
{{ébauche|thermodynamique|chimie}}
L''''enthalpie de changement d'état''', '''molaire''' ou '''massique''', correspond à la quantité de [[Travail et chaleur|chaleur]] nécessaire à l'unité de [[quantité de matière]] (mole) ou de [[masse]] (kg) d'un corps pour qu'il [[Changement d'état|change d'état]]; cette transformation ayant lieu à [[pression]] constante. Par exemple pour le passage de l'état liquide à l'état de vapeur on parlera d''''enthalpie de vaporisation'''.
L'[[enthalpie]] échangée lors du changement d'état résulte de la modification (rupture ou établissement) de liaisons interatomiques ou intermoléculaires. Il existe trois états physiques principaux pour tout corps pur: '''l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux'''. Les liaisons sont plus fortes dans l'état solide que dans l'état liquide et ces liaisons sont quasi-absentes dans l'état gazeux. Il existe un quatrième état obtenu à très haute température où la matière se trouve sous la forme d'un [[Physique des plasmas|plasma]] d'ions et d'électrons.
Par exemple, l'eau bout à 100 °C sous la pression d'1 atmosphère ( 1atm = 101325 Pascal). L'enthalpie de vaporisation de l'eau, égale à la quantité de chaleur fournie pour transformer l'eau liquide en vapeur, est de 2257 kJ/kg.
== Enthalpies de changement d'état de diverses substances ==
{| align=right border=1 cellpadding=3 cellspacing=0
|-----
! rowspan=2| Corps simples<br /> solides !! colspan=2| Enthalpie de
|----- align=center
| width=100 | <small>'''fusion'''</small><br />kJ/kg || <small>'''vaporisation'''</small><br />kJ/kg
|-----
| [[Aluminium]] ||align=right| 393 ||
|-----
| [[Antimoine]] ||align=right| 163 ||align=right| 1340
|-----
| [[Argent (métal)|Argent]] ||align=right| 103 ||align=right| 2160
|-----
| [[Béryllium]] ||align=right| 1339 ||
|-----
| [[Bismuth]] ||align=right| 43 ||align=right| 858
|-----
| [[Cadmium]] ||align=right| 45 ||align=right| 1004
|-----
| [[Calcium]] || ||align=right| 2430
|-----
| [[Césium]] ||align=right| 16 ||
|-----
| [[Chrome]] ||align=right| 316 ||
|-----
| [[Cobalt]] ||align=right| 259 ||
|-----
| [[Cuivre]] ||align=right| 205 ||align=right|4650
|-----
| [[Étain]] ||align=right| 59 ||align=right| 2600
|-----
| [[Fer]] ||align=right| 207 ||
|-----
| [[Gallium]] ||align=right| 80 ||
|-----
| [[Lithium]] ||align=right| 137 ||
|-----
| [[Magnésium]] ||align=right| 369 ||align=right| 8450
|-----
| [[Manganèse]] ||align=right| 101 ||
|-----
| [[Nickel]] ||align=right| 298 ||
|-----
| [[Palladium (chimie)|Palladium]] ||align=right| 152 ||
|-----
| [[Phosphore]] blanc ||align=right| 21 ||align=right| 540
|-----
| [[Platine]] ||align=right| 114 ||
|-----
| [[Plomb]] ||align=right| 23 ||align=right| 920
|-----
| [[Rubidium]] ||align=right| 26 ||
|-----
| [[Sélénium]] ||align=right| 56 ||
|-----
| [[Soufre]] <small>clinorhombique</small> ||align=right| 39 ||
|-----
| [[Thallium]] ||align=right| 15 ||
|-----
| [[Tellure]] ||align=right| 31 ||
|-----
| [[Zinc]] ||align=right| 96 ||align=right| 1820
|-
! colspan="3" | Autres substances
|-----
| [[Méthane]] || ||align=right| 510
|-----
| [[Éthane]] || ||align=right| 489
|-----
| [[Propane]] || ||align=right| 426
|-----
| [[Butane]] || ||align=right| 385
|-----
| [[n-Pentane]] || ||align=right| 357
|-----
| [[Isopentane]] || ||align=right| 339
|-----
| [[n-Hexane]] || ||align=right| 337
|-----
| [[n-Heptane]] || ||align=right| 320
|-----
| [[n-Octane]] || ||align=right| 306
|-----
| [[Éthylène]] || ||align=right| 483
|-----
| [[Propylène]] || ||align=right| 438
|-----
| [[But-1-ène]] || ||align=right| 391
|-----
| [[Isobutène]] || ||align=right| 394
|-----
| [[Cyclopentane]] || ||align=right| 390
|-----
| [[Cyclohexane]] || ||align=right| 358
|-----
| [[Acétylène]] || ||align=right| 829
|-----
| [[Benzène]] || ||align=right| 394
|-----
| [[Toluène]] || ||align=right| 363
|-----
| [[o-Xylène]] || ||align=right| 347
|-----
| [[Cumène]] || ||align=right| 312
|-----
| [[Méthanol]] || ||align=right| 1100
|-----
| [[Éthanol]] || ||align=right| 855
|-----
| [[Propanol]] || ||align=right| 695
|-----
| [[Isopropanol]] || ||align=right| 667
|-----
| [[n-Butanol]] || ||align=right| 591
|-----
| [[Acétaldéhyde]] || ||align=right| 570
|-----
| [[Acétone]] || ||align=right| 521
|-----
| [[Diéthyléther]] || ||align=right| 377
|-----
| [[Essence automobile]] || ||align=right| 335
|-----
| [[Eau]] ||align=right| 330 ||align=right| 2256
|-----
| [[Ammoniac]] || ||align=right| 1391
|-----
|}
Dans le tableau ci-contre, la chaleur de vaporisation correspond à la température d'ébullition du corps sous une pression égale à l'atmosphère au niveau de la mer (101,3 kPa).
=== Changement d'état ===
Au cours d'un changement d'état d'un corps pur, il y a une variation d'enthalpie et d'entropie du corps.
Par exemple pour un corps de masse m passant de l'état 1 à l'état 2 à la température <math>T_0</math>
:<math>\Delta H_{1,2}=mL_{1,2}</math> et <math>\Delta S_{1,2}=\frac{mL_{1,2}}{T_0} </math>
:<math>\ L_f</math> Chaleur latente massique exprimée en J/kg
:<math>\Delta H_{1,2}</math> Variation d'enthalpie en J
:<math>\Delta S_{1,2}</math> Variation d'entropie en J/K
:<math>m</math> masse en kg
:<math>T_0</math> Température en K
La chaleur latente massique de fusion des métaux est comprise entre 4 et 16 kJ/(mol.K), sauf rare exception. Cette règle permet de connaître une valeur approchée de l'enthalpie de fusion, connaissant la température de fusion :
<math>\ L_f = \frac{T_f. \Delta s_f}{m}</math>
<math>\ L_f</math> chaleur latente massique exprimée en J/kg
<math>\ \Delta s_f</math> variation d'entropie molaire lors de la fusion en J/(mol.K)
<math>\ T_f</math> température de fusion en [[kelvin|K]]
<math>\ M</math> masse en kg
== Histoire ==
On nommait autrefois '''chaleur latente''' cette grandeur, en référence à la vision substantialiste de la chaleur (considérée comme un fluide, une substance, immatérielle) qui était largement répandue jusqu'au XIX{{e}} siècle avec notamment les travaux de [[Joseph Fourier]] sur cette dernière.
== Voir aussi ==
* [[Chaleur massique]]
* [[Enthalpie]]
* [[Règle de Trouton]] (calcul empirique de l'enthalpie de vaporisation)
* [[Transfert thermique|Chaleur]]
* [[Calorimétrie]]
== Référence ==
"Carburants et moteurs", J-C Guibet, Publication de l'Institut Français du Pétrole, ISBN 2-7108-0704-1
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