Enthalpie De Changement D'état

Enthalpie de changement d'état

L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur nécessaire à l'unité de quantité de matière (mole) ou de masse (kg) d'un corps pour qu'il 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 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

Corps simples solides	Enthalpie de
Corps simples solides	fusion kJ/kg	vaporisation kJ/kg
Aluminium	393
Antimoine	163	1340
Argent	103	2160
Béryllium	1339
Bismuth	43	858
Cadmium	45	1004
Calcium		2430
Césium	16
Chrome	316
Cobalt	259
Cuivre	205	4650
Étain	59	2600
Fer	207
Gallium	80
Lithium	137
Magnésium	369	8450
Manganèse	101
Nickel	298
Palladium	152
Phosphore blanc	21	540
Platine	114
Plomb	23	920
Rubidium	26
Sélénium	56
Soufre clinorhombique	39
Thallium	15
Tellure	31
Zinc	96	1820
Autres substances
Azote		3219
Méthane		510
Éthane		489
Propane		426
Butane		385
Pentane		357
Isopentane		339
n-Hexane		337
n-Heptane		320
n-Octane		306
Éthylène		483
Propylène		438
But-1-ène		391
Isobutène		394
Cyclopentane		390
Cyclohexane		358
Acétylène		829
Benzène		394
Toluène		363
o-Xylène		347
Cumène		312
Méthanol		1100
Éthanol		855
Propanol		695
Isopropanol		667
n-Butanol		591
Acétaldéhyde		570
Acétone		521
Silane		342
Diéthyléther		377
Essence automobile		335
Eau	330	2256
Ammoniac		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 $T 0$

Δ H 1,2 = m L 1,2

et $\Delta S_{1,2}=\frac{mL_{1,2}}{T_0}$

$\ L_f$ Chaleur latente massique exprimée en J/kg

Δ H 1,2

Variation d'enthalpie en J

Δ S 1,2

Variation d'entropie en J/K

m

masse en kg

T 0

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 :

$\ L_f = \frac{T_f. \Delta s_f}{m}$

$\ L_f$ chaleur latente massique exprimée en J/kg

$\ \Delta s_f$ variation d'entropie molaire lors de la fusion en J/(mol.K)

$\ T_f$ température de fusion en K

$\ M$ masse en kg

Enthalpie de fusion

Article détaillé : Enthalpie de fusion.

L'enthalpie de fusion est l'énergie absorbée sous forme de chaleur par un corps lorsqu'il passe de l'état solide à l'état liquide à température et pression constantes.

Enthalpie de vaporisation

Article détaillé : Enthalpie de vaporisation.

L'enthalpie de vaporisation d'un composé chimique est la différence d'enthalpie mise en jeu lors de la vaporisation d'une mole de ce composé.

Enthalpie de sublimation

Article détaillé : Enthalpie de sublimation.

L'enthalpie de Sublimation, ou chaleur latente de Sublimation, est l'énergie absorbée sous forme de chaleur par un corps lorsqu'il passe de l'état solide à l'état gazeux à température et pression constantes.

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
Enthalpie de fusion
Enthalpie de vaporisation
Enthalpie de sublimation
Règle de Trouton (calcul empirique de l'enthalpie de vaporisation)
Formule de Clapeyron
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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