La chaleur latente est la quantité de chaleur qu'une substance doit absorber ou libérer pour changer son état physique ou sa phase, en maintenant la température constante pendant ce processus. La chaleur fournie ou dégagée ne se manifeste pas, elle ne «se sent» pas comme d'habitude lors d'une variation de température; d'où le terme chaleur latente.
Le mot latent vient du mot latin «latens» qui signifie caché, donc la chaleur latente se comporte comme si elle n'existait pas lorsque la température était maintenue constante. Mais cela existe: ce qui se passe, c'est qu'il est totalement consommé dans le changement de phase ou l'état physique.
En prenant l'eau comme exemple, les changements de phase sont les suivants: la glace (solide) fond en eau liquide (liquide) dans un processus appelé fusion; et l'eau liquide se vaporise à son tour pour se transformer en vapeur d'eau (gaz) dans un processus appelé vaporisation.
D'autre part, la vapeur d'eau est refroidie en eau liquide dans un processus appelé condensation; et l'eau liquide se transforme en glace dans un processus appelé solidification.
Chacun de ces changements de phase est associé à une chaleur latente, qui peut être positive (absorption) ou négative (libération)..
C'est la quantité de chaleur qui doit être fournie à une quantité donnée de substance solide pour changer son état physique de solide à liquide. Pendant la fusion, il n'y a pas de changement de température, donc pendant que le solide fond ou fond, le liquide qui en est généré a la même température que le solide entier.
Généralement, cette chaleur est déterminée au point de fusion normal, qui est la température à laquelle le solide commence à fondre sous pression atmosphérique. A cette température, il y a équilibre ou présence simultanée de l'état solide et de l'état liquide en même temps..
L'état solide se caractérise par la présence d'une structure compacte due à l'existence de liaisons chimiques à haute énergie, qui lui confèrent une rigidité structurelle. Pour la transformation d'un solide en liquide, ces interactions doivent être interrompues, de sorte que l'énergie est consommée (absorbée) à cette fin.
Un exemple typique est celui où une crème glacée est consommée, composée d'eau, de sucre et d'autres substances. Il est courant d'observer que la crème glacée, si elle n'est pas consommée rapidement, commence à fondre, c'est-à-dire à fondre. Cela se produit lorsque la température de la crème glacée atteint le point de fusion de la glace..
Quelques exemples de chaleurs latentes de fusion exprimées en J / g seront listés; c'est-à-dire l'énergie qu'un gramme de solide doit absorber pour fondre au point de fusion:
-Glace 334.0
-Aluminium 380,0
-Soufre 38,1
-Cuivre 134,0
-Éthanol 104,0
-Mercure 11.8
-Doré 64,5
-Argent 80.3
-Plomb 24,5
-Tungstène 184
La glace absorbe beaucoup de chaleur non pas parce que ses interactions sont plus fortes, mais parce qu'elle est capable de dissiper exceptionnellement la chaleur entre ses cristaux..
C'est la quantité de chaleur qu'une quantité donnée de substance absorbe pour passer d'un état liquide à un état gazeux au point d'ébullition normal. Autrement dit, c'est la chaleur que le liquide absorbe lorsqu'il bout et se transforme en gaz sans augmentation de température..
Dans le liquide, les molécules des substances peuvent interagir par la formation de liaisons hydrogène et par des forces d'attraction entre les molécules. Pour faire passer une substance de l'état liquide à l'état gazeux, ces forces doivent être surmontées, il faut donc fournir de la chaleur.
La chaleur sensible est ce que le liquide n'absorbe que pour augmenter sa température, qui dépendra de sa chaleur spécifique. Pendant ce temps, la chaleur latente de vaporisation est utilisée pour la transformer directement en vapeur, un processus beaucoup plus facile au point d'ébullition..
Vous trouverez ci-dessous des exemples de certains liquides avec leurs chaleurs latentes de vaporisation respectives, à nouveau exprimées en J / g:
-Acide acétique 402
-Acétone 518
-Eau 2256
-Alcool éthylique 846
-Soufre 1510
-Benzène 390
-Dioxyde de carbone 574
-Chlore 293
-Éther 377
-Glycérine 974
-Mercure 295
-Oxygène 214
Notez l'énorme chaleur latente de l'eau liquide: 1 g d'eau liquide (environ 1 ml) a besoin d'absorber 2256 J pour se vaporiser. L'eau liquide dissipe encore mieux la chaleur qu'elle reçoit par rapport à la glace.
C'est la chaleur qu'une certaine quantité de substance doit dégager pour passer de son état liquide à son état solide au point de solidification ou de congélation. Encore une fois, jusqu'à ce que le liquide se soit complètement solidifié, la température restera constante..
Le processus de solidification est l'inverse du processus de fusion, donc les valeurs de la chaleur latente de solidification et celles de la chaleur latente de fusion sont les mêmes, mais avec des signes opposés..
Les molécules d'une substance à l'état liquide se déplacent avec une certaine liberté en raison de l'énergie qu'elles possèdent. Par conséquent, pour passer à la phase solide, les molécules doivent libérer de l'énergie sous forme de chaleur, ce qui permet une plus grande interaction entre les molécules de la substance..
L'interaction entre les molécules favorise la formation des liaisons chimiques de la phase solide. Un exemple de cela se produit lorsque de l'eau liquide est placée dans les récipients formant de la glace dans le réfrigérateur-congélateur. Le congélateur extrait la chaleur de l'eau liquide et se solidifie pour devenir de la glace.
Quelques exemples de chaleurs latentes de solidification (en J / g) pour certains liquides sont listés ci-dessous:
-Eau (-334)
-Aluminium (-380)
-Soufre (-38)
-Cuivre (-134)
-Éthanol (-104)
C'est la quantité de chaleur qu'il faut dégager ou libérer d'une certaine quantité de substance, pour passer de l'état gazeux à l'état liquide. Le gaz qui se condense et le liquide formé maintiennent la même température pendant la condensation.
La condensation est le contraire de la vaporisation. La chaleur latente de condensation a la même valeur que la chaleur latente de vaporisation, mais avec le signe opposé, et au point d'ébullition. Un exemple de ceci est la cuisson et la condensation de la vapeur à l'intérieur des casseroles..
Les molécules gazeuses se déplacent librement sous l'effet de l'énergie qu'elles possèdent. Par conséquent, ils doivent libérer de l'énergie pour permettre aux interactions intermoléculaires de l'état liquide de s'établir entre les molécules de la substance..
Dans la nature, il existe de nombreux autres exemples du phénomène de condensation de l'eau. La vapeur d'eau monte dans l'atmosphère et se condense dans les nuages sous forme de gouttelettes d'eau.
La présence de gouttelettes d'eau dans les vitres des voitures est également observée, à la suite de la condensation de l'eau due à une baisse de température qui se produit tôt le matin, constituant le soi-disant rosée.
Enfin, pour certaines vapeurs, leurs chaleurs latentes de condensation respectives exprimées, encore une fois, en J / g seront listées:
-Acide acétique (-402)
-Acétone (-518)
-Eau (-2256)
-Alcool éthylique (-846)
-Soufre (-1510)
-Benzène (-390)
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