3 • Propriétés
des corps purs
112
3.5 Changements de phase
où dm est la masse de solide fondue. Comme la température est constante, on en déduit que la capacité thermique est infinie :
Lorsque la fusion est terminée, tout nouvel apport de chaleur va à nouveau provoquer une élévation de température du corps, maintenant à
l’état liquide. Dès que la température d’ébullition (correspondant à la
pression de l’expérience) est atteinte, l’évaporation du liquide commence et tout apport ultérieur de chaleur produira une évaporation supplémentaire à température et pression constantes jusqu’à ce que tout le
liquide soit transformé en vapeur. L’augmentation d’enthalpie associée
au changement de phase liquide-vapeur est appelée chaleur latente d’évaporation (ou de vaporisation) et est notée ∆H v . L’apport ultérieur de chaleur
va entraîner l’élévation de température de la vapeur.
La variation d’enthalpie lors d’un changement de phase (chaleur latente)
est généralement beaucoup plus importante que la chaleur nécessaire
pour chauffer le corps (chaleur sensible). Sur une courbe donnant la
variation d’enthalpie lorsqu’on chauffe de la glace à pression atmosphérique, la fusion apparaît à 0 °C et l’ébullition à 100 °C. On observe une
différence importante des chaleurs sensibles et latentes au cours du
chauffage. La chaleur de fusion est nettement inférieure à la chaleur
d’évaporation. La remarque sur l’importance relative des chaleurs sensibles et latentes vaut pour tous les corps; néanmoins, le rapport (chaleur
latente)/(chaleur sensible) est le plus fort pour les molécules fortement
polaires comme l’eau (ou les alcools) qui ont des chaleurs latentes élevées.
Les changements successifs solide-liquide-vapeur décrits dans l’exemple
présenté plus haut ne se produisent que pour des pressions supérieures à
la pression du point triple et inférieures à celles du point critique. Le
point triple est le seul point pour lequel les trois phases coexistent. Pour
des pressions inférieures à la pression du point triple, le solide se
sublime (il y a changement de phase de la phase solide vers la phase
gazeuse sans passer par la phase liquide); c’est ce qu’on observerait si
l’on chauffait de la glace sous une pression inférieure à 602 Pa correspondant au point triple de l’eau. La variation d’enthalpie associée à ce
changement d’état (état solide-état gazeux) est appelée chaleur de sublimation.
( )
( )
d
a v e c d
d
d
0
P
P
P
P
H
Q
H
C T
T
C
= d
=
= fi
= •
des corps purs
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3.5 Changements de phase
où dm est la masse de solide fondue. Comme la température est constante, on en déduit que la capacité thermique est infinie :
Lorsque la fusion est terminée, tout nouvel apport de chaleur va à nouveau provoquer une élévation de température du corps, maintenant à
l’état liquide. Dès que la température d’ébullition (correspondant à la
pression de l’expérience) est atteinte, l’évaporation du liquide commence et tout apport ultérieur de chaleur produira une évaporation supplémentaire à température et pression constantes jusqu’à ce que tout le
liquide soit transformé en vapeur. L’augmentation d’enthalpie associée
au changement de phase liquide-vapeur est appelée chaleur latente d’évaporation (ou de vaporisation) et est notée ∆H v . L’apport ultérieur de chaleur
va entraîner l’élévation de température de la vapeur.
La variation d’enthalpie lors d’un changement de phase (chaleur latente)
est généralement beaucoup plus importante que la chaleur nécessaire
pour chauffer le corps (chaleur sensible). Sur une courbe donnant la
variation d’enthalpie lorsqu’on chauffe de la glace à pression atmosphérique, la fusion apparaît à 0 °C et l’ébullition à 100 °C. On observe une
différence importante des chaleurs sensibles et latentes au cours du
chauffage. La chaleur de fusion est nettement inférieure à la chaleur
d’évaporation. La remarque sur l’importance relative des chaleurs sensibles et latentes vaut pour tous les corps; néanmoins, le rapport (chaleur
latente)/(chaleur sensible) est le plus fort pour les molécules fortement
polaires comme l’eau (ou les alcools) qui ont des chaleurs latentes élevées.
Les changements successifs solide-liquide-vapeur décrits dans l’exemple
présenté plus haut ne se produisent que pour des pressions supérieures à
la pression du point triple et inférieures à celles du point critique. Le
point triple est le seul point pour lequel les trois phases coexistent. Pour
des pressions inférieures à la pression du point triple, le solide se
sublime (il y a changement de phase de la phase solide vers la phase
gazeuse sans passer par la phase liquide); c’est ce qu’on observerait si
l’on chauffait de la glace sous une pression inférieure à 602 Pa correspondant au point triple de l’eau. La variation d’enthalpie associée à ce
changement d’état (état solide-état gazeux) est appelée chaleur de sublimation.
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