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6.4. Changements de phase
• Expression de la chaleur échangée
La chaleur échangée par un système fait en général varier sa température (ainsi que les
autres variables d’état) mais peut également provoquer un changement de phase. Dans ce
cas, la chaleur échangée sert uniquement à effectuer le changement de phase : pendant
toute la transformation, la température reste constante (et la pression également).
La quantité de chaleur échangée par un système de masse m pendant le changement de
phase est :
Q = mL
où L est la chaleur latente massique de transformation (c’est une grandeur caractéristique
du système et de la transformation). Elle s’exprime en J · kg
−1 .
Remarque : quelquefois c’est la chaleur molaire de transformation qui est utilisée L M :
Q = nL M , où n est le nombre de moles du système. L M s’exprime en J · mol
−1 .
Pour la fusion, L s’appelle la chaleur latente de fusion et est notée L f . On a toujours
L f 0. Pour la vaporisation, L s’appelle la chaleur latente de vaporisation et est notée
L V . On a toujours L V 0.
Exemple : Pour l’eau L f = 334,4 kJ · kg
−1 et L V = 2 245 kJ · kg
−1 .
• Relation au point triple
Au point triple T, on obtient la relation entre les chaleurs latentes L f , L V et L C respectivement associées aux changements d’état solide→liquide, liquide→gaz et gaz→solide :
L f 1 L V 1 L C = 0
• Relation de Clapeyron
La relation de Clapeyron relie la chaleur latente de changement d’état L 1→2 , faisant passer
d’un état 1 à un état 2, à la pente de la courbe d’équilibre de changement d’état séparant
les deux états sur un diagramme (P, T ) :
L 1→2 = T (u 2 − u 1 )
dP
dT
équilibre
dP
dT
équilibre
est la pente de la courbe calculée le long de la courbe séparant les deux
états 1 et 2, courbe qui correspond à l’équilibre entre les deux états. T est la température
et u 1 et u 2 sont les volumes massiques du système respectivement dans l’état 1 et l’état 2.
8. THERMODYNAMIQUE
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6.4. Changements de phase
• Expression de la chaleur échangée
La chaleur échangée par un système fait en général varier sa température (ainsi que les
autres variables d’état) mais peut également provoquer un changement de phase. Dans ce
cas, la chaleur échangée sert uniquement à effectuer le changement de phase : pendant
toute la transformation, la température reste constante (et la pression également).
La quantité de chaleur échangée par un système de masse m pendant le changement de
phase est :
Q = mL
où L est la chaleur latente massique de transformation (c’est une grandeur caractéristique
du système et de la transformation). Elle s’exprime en J · kg
−1 .
Remarque : quelquefois c’est la chaleur molaire de transformation qui est utilisée L M :
Q = nL M , où n est le nombre de moles du système. L M s’exprime en J · mol
−1 .
Pour la fusion, L s’appelle la chaleur latente de fusion et est notée L f . On a toujours
L f 0. Pour la vaporisation, L s’appelle la chaleur latente de vaporisation et est notée
L V . On a toujours L V 0.
Exemple : Pour l’eau L f = 334,4 kJ · kg
−1 et L V = 2 245 kJ · kg
−1 .
• Relation au point triple
Au point triple T, on obtient la relation entre les chaleurs latentes L f , L V et L C respectivement associées aux changements d’état solide→liquide, liquide→gaz et gaz→solide :
L f 1 L V 1 L C = 0
• Relation de Clapeyron
La relation de Clapeyron relie la chaleur latente de changement d’état L 1→2 , faisant passer
d’un état 1 à un état 2, à la pente de la courbe d’équilibre de changement d’état séparant
les deux états sur un diagramme (P, T ) :
L 1→2 = T (u 2 − u 1 )
dP
dT
équilibre
dP
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équilibre
est la pente de la courbe calculée le long de la courbe séparant les deux
états 1 et 2, courbe qui correspond à l’équilibre entre les deux états. T est la température
et u 1 et u 2 sont les volumes massiques du système respectivement dans l’état 1 et l’état 2.
8. THERMODYNAMIQUE
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