460 Chapitre 17
Échanges d’énergie – Premier principe
Nous en avons déduit la capacité thermique du vase du calorimètre : C cal = 94 ± 10 J · K
−1 puis la
capacité thermique massique de l’aluminium : c = 0,82 ± 0,12 kJ · K
−1
· kg
−1 .
On remarque que l’aluminium a une capacité thermique massique bien plus faible que l’eau, ce qui
explique la faible augmentation de température lors de la première expérience.
4 Changement d’état
La variation d’enthalpie d’un fluide peut être visualisée sur un diagramme enthalpique, qui représente la pression en fonction de l’enthalpie massique (figure 17.4).
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
h (kJ · kg
−1 )
10
−2
10
−1
10
0
10
1
10
2
10
3
P (bar)
300 K
350 K
400 K
450 K
500 K
550 K
600 K
Liquide
Liquide/Vapeur
Vapeur
A
B
C
D
L
V
E
Diagramme enthalpique de l
eau
Figure 17.4. Représentations des trois transformations dans le diagramme enthalpique.
Les courbes en traits pointillés sont des isothermes. Les points A, B, C et D correspondent aux
états du système dans nos expériences contextuelles présentées en début de chapitre.
On distingue sur ce diagramme les courbes de saturation : courbe d’ébullition à gauche séparant
le liquide et le mélange liquide-vapeur et courbe de rosée à droite séparant le mélange liquidevapeur et la vapeur d’eau. On observe également les paliers de changement d’état que présentent
les isothermes dans le domaine correspondant aux états d’équilibre diphasés liquide-vapeur.
Lors d’une transformation isobare ou monobare, le transfert thermique est directement lisible en
abscisse. Par exemple, lors de l’expérience 3, on retrouve que Q AD = m(h D − h A ) ≈ 340 kJ.
Comment utiliser le diagramme enthalpique pour déterminer l’énergie à fournir
pour faire changer d’état un kilogramme de corps pur ?
Pour une masse m = 1 kg d’eau subissant une transformation isobare à P = 1,0 bar entre l’état
L (liquide saturant) et l’état V (vapeur saturante), nous lisons ΔH = m(h V − h L ). Cela correspond à l’énergie qu’il faut fournir sous forme de transfert thermique, pour effectuer, à pression et
température constantes, le changement de phase liquide-vapeur de cette masse unité d’eau.
L’enthalpie massique de changement d’état Δ 1→2 h à la température T est la différence, à
cette température, entre les enthalpies massiques des phases 1 et 2 :
Δ 1→2 h(T ) = h 2 (T ) − h 1 (T )
Définition : Enthalpie massique de changement d’état
partagelivrescpge.blogspot.com
Échanges d’énergie – Premier principe
Nous en avons déduit la capacité thermique du vase du calorimètre : C cal = 94 ± 10 J · K
−1 puis la
capacité thermique massique de l’aluminium : c = 0,82 ± 0,12 kJ · K
−1
· kg
−1 .
On remarque que l’aluminium a une capacité thermique massique bien plus faible que l’eau, ce qui
explique la faible augmentation de température lors de la première expérience.
4 Changement d’état
La variation d’enthalpie d’un fluide peut être visualisée sur un diagramme enthalpique, qui représente la pression en fonction de l’enthalpie massique (figure 17.4).
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
h (kJ · kg
−1 )
10
−2
10
−1
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P (bar)
300 K
350 K
400 K
450 K
500 K
550 K
600 K
Liquide
Liquide/Vapeur
Vapeur
A
B
C
D
L
V
E
Diagramme enthalpique de l
eau
Figure 17.4. Représentations des trois transformations dans le diagramme enthalpique.
Les courbes en traits pointillés sont des isothermes. Les points A, B, C et D correspondent aux
états du système dans nos expériences contextuelles présentées en début de chapitre.
On distingue sur ce diagramme les courbes de saturation : courbe d’ébullition à gauche séparant
le liquide et le mélange liquide-vapeur et courbe de rosée à droite séparant le mélange liquidevapeur et la vapeur d’eau. On observe également les paliers de changement d’état que présentent
les isothermes dans le domaine correspondant aux états d’équilibre diphasés liquide-vapeur.
Lors d’une transformation isobare ou monobare, le transfert thermique est directement lisible en
abscisse. Par exemple, lors de l’expérience 3, on retrouve que Q AD = m(h D − h A ) ≈ 340 kJ.
Comment utiliser le diagramme enthalpique pour déterminer l’énergie à fournir
pour faire changer d’état un kilogramme de corps pur ?
Pour une masse m = 1 kg d’eau subissant une transformation isobare à P = 1,0 bar entre l’état
L (liquide saturant) et l’état V (vapeur saturante), nous lisons ΔH = m(h V − h L ). Cela correspond à l’énergie qu’il faut fournir sous forme de transfert thermique, pour effectuer, à pression et
température constantes, le changement de phase liquide-vapeur de cette masse unité d’eau.
L’enthalpie massique de changement d’état Δ 1→2 h à la température T est la différence, à
cette température, entre les enthalpies massiques des phases 1 et 2 :
Δ 1→2 h(T ) = h 2 (T ) − h 1 (T )
Définition : Enthalpie massique de changement d’état
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