Comprendre la chaleur latente
Si vous plongez un thermomètre à mercure dans un récipient contenant un mélange d'eau froide et de glace, vous constaterez qu'après avoir descendu la sonde, la surface du mercure reste immobile. Cette surface cesse de bouger lorsqu'elle atteint le point de fusion ou le point de congélation de l'eau (0 ° C). Si le récipient est ouvert, la chaleur de l'air, plus chaud, se transmet au mélange d'eau et de glace, plus froid. Cet apport de chaleur provoque la fonte de la glace. La température du mélange d'eau et de glace reste-t-elle inchangée lors de la fonte de la glace ? Non.
Si l'on chauffe un mélange de glace et d'eau, par exemple au feu ou avec un radiateur électrique, toute la glace se transforme en eau. Si le chauffage se poursuit, la température de l'eau augmente jusqu'à atteindre 100 ° C . À cette température , l'eau commence à s'évaporer. Si la flamme s'intensifie ou si l'on continue à chauffer l'eau, la transformation en vapeur est d'autant plus rapide que sa température reste constante à 100 ° C. Il s'agit du point d'ébullition de l'eau, soit la température maximale qu'elle peut atteindre.
Graphique illustrant la relation entre la chaleur, les variations de température et les changements d'état de l'eau.
AB = La chaleur supplémentaire augmente la température de la glace à 0 oC
BC = Chaleur supplémentaire pour faire fondre la glace en eau
CD = La chaleur supplémentaire augmente la température de l'eau de 0 oC à 100 oC
DE = Chaleur supplémentaire pour évaporer l'eau
EF = La chaleur supplémentaire augmente la température de la vapeur
Le graphique ci-dessus illustre les variations de température et d'état de l'eau lorsqu'elle absorbe de la chaleur (à une pression atmosphérique de 1 atmosphère). Si l'eau libère de la chaleur , le processus est inverse (la flèche est inversée). L'apport de chaleur de B à C ne modifie pas la température de l'eau, mais provoque seulement la fusion de la glace. De même, l'apport de chaleur de D à E ne modifie pas la température de l'eau, mais la transforme en vapeur. L'eau n'est qu'un exemple. En principe, tout objet subit des changements d'état et de température lorsqu'il absorbe de la chaleur. La différence réside dans les points de congélation et d'ébullition, qui sont différents pour chaque objet. Si un objet libère de la chaleur, le processus est inverse.
Chaleur de fusion (L)F)
Chaleur de fusion La chaleur absorbée (ou dégagée) correspond à la quantité de chaleur absorbée par 1 kg d'un objet lors de son passage de l'état solide à l'état liquide, ou à la chaleur dégagée par 1 kg d'un objet lors de son passage de l'état liquide à l'état solide. La formule permettant de déterminer la quantité de chaleur absorbée (ou dégagée) lors du passage d'un objet de l'état solide à l'état liquide (ou inversement) est la suivante :
Q = m LF
Description : Q = chaleur absorbée ou dégagée, m = masse de l'objet, LF = chaleur de fusion (F = Fusion).
Chauffage à la vapeur (L)V)
chaleur de la vapeur La chaleur absorbée (ou dégagée) correspond à la quantité de chaleur absorbée par 1 kg d'un objet lors de son passage de l'état liquide à l'état gazeux, ou à la chaleur dégagée par 1 kg d'un objet lors de son passage de l'état gazeux à l'état liquide. La formule permettant de déterminer la quantité de chaleur absorbée (ou dégagée) lors du passage d'un objet de l'état liquide à l'état gazeux (ou de l'état gazeux à l'état liquide) est la suivante :
Q = m LV
Description : Q = chaleur absorbée ou dégagée, m = masse de l'objet, LV = chaleur de la vapeur (V = Vaporisation)
La chaleur de fusion et la chaleur de vaporisation sont appelées chaleur latente.
Chaque objet possède un point de fusion et un point d'ébullition différents. Sa chaleur de fusion et sa chaleur de vaporisation sont également différentes.
Référence