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L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur nécessaire à l'unité de quantité de matière (mole) ou de masse (kg) d'un corps pour qu'il change d'état; cette transformation ayant lieu à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) constantes. Par exemple pour le passage de l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à l'état de vapeur () on parlera d'enthalpie (L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la thermodynamique, dont la variation permet d'exprimer la quantité de chaleur mise en jeu pendant...) de vaporisation.
L'enthalpie échangée lors du changement d'état résulte de la modification (rupture ou établissement) de liaisons interatomiques ou intermoléculaires. Il existe trois états physiques principaux pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) corps pur (En chimie, un corps pur est composé d'un seul type de constituant (contraire : mélange). Il existe plusieurs types de corps purs.): l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Les liaisons sont plus fortes dans l'état solide que dans l'état liquide et ces liaisons sont quasi-absentes dans l'état gazeux. Il existe un quatrième état obtenu à très haute température où la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) se trouve sous la forme d'un plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à...) d'ions et d'électrons.
Par exemple, l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) bout à 100 °C sous la pression d'1 atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) ( 1atm = 101325 Pascal). L'enthalpie de vaporisation de l'eau, égale à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) fournie pour transformer l'eau liquide en vapeur, est de 2257 kJ/kg.
Enthalpies de changement d'état de diverses substances
| Corps simples solides |
Enthalpie de | |
|---|---|---|
| fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de...) kJ/kg |
vaporisation kJ/kg |
|
| Aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) | 393 | |
| Antimoine | 163 | 1340 |
| Argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.) | 103 | 2160 |
| Béryllium | 1339 | |
| Bismuth (Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.) | 43 | 858 |
| Cadmium (Le cadmium est un élément chimique de symbole Cd et de numéro atomique 48.) | 45 | 1004 |
| Calcium | 2430 | |
| Césium (Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.) | 16 | |
| Chrome (Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.) | 316 | |
| Cobalt | 259 | |
| Cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte rosée à...) | 205 | 4650 |
| Étain | 59 | 2600 |
| Fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la...) | 207 | |
| Gallium | 80 | |
| Lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) | 137 | |
| Magnésium | 369 | 8450 |
| Manganèse | 101 | |
| Nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) | 298 | |
| Palladium | 152 | |
| Phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.) blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu,...) | 21 | 540 |
| Platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) | 114 | |
| Plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) | 23 | 920 |
| Rubidium | 26 | |
| Sélénium | 56 | |
| Soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) clinorhombique | 39 | |
| Thallium | 15 | |
| Tellure | 31 | |
| Zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) | 96 | 1820 |
| Autres substances | ||
| Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit...) | 510 | |
| Éthane | 489 | |
| Propane | 426 | |
| Butane | 385 | |
| n-Pentane | 357 | |
| Isopentane | 339 | |
| n-Hexane | 337 | |
| n-Heptane | 320 | |
| n-Octane | 306 | |
| Éthylène | 483 | |
| Propylène | 438 | |
| But-1-ène | 391 | |
| Isobutène | 394 | |
| Cyclopentane | 390 | |
| Cyclohexane | 358 | |
| Acétylène | 829 | |
| Benzène (Le benzène est un hydrocarbure aromatique monocyclique, de formule C6H6, également noté Ph-H, φ-H ou encore Ar-H. Ce composé organique incolore (il a d'ailleurs le même indice...) | 394 | |
| Toluène | 363 | |
| o-Xylène | 347 | |
| Cumène | 312 | |
| Méthanol | 1100 | |
| Éthanol | 855 | |
| Propanol | 695 | |
| Isopropanol | 667 | |
| n-Butanol | 591 | |
| Acétaldéhyde | 570 | |
| Acétone (L’acétone en chimie, (aussi connue sous les noms de diméthylcétone, 2-propanone, propan-2-one et béta-cétopropane ou simplement propanone), de formule...) | 521 | |
| Diéthyléther | 377 | |
| Essence automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de...) | 335 | |
| Eau | 330 | 2256 |
| Ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au sommet et les trois atomes...) | 1391 | |
Dans le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) ci-contre, la chaleur de vaporisation correspond à la température d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur....) du corps sous une pression égale à l'atmosphère au niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) (101,3 kPa).
Fusion des solides
L'entropie (En thermodynamique, l'entropie est une fonction d'état introduite au milieu du XIXe siècle par Rudolf Clausius dans le cadre du second principe, d'après les travaux de...) molaire de fusion des métaux est comprise entre 4 et 16 kJ/(mol.K), sauf rare exception. Cette règle permet de connaître une valeur approchée de l'enthalpie de fusion, connaissant la température de fusion :
variation d'entropie molaire lors de la fusion en J/(mol.K)
température de fusion en K
masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) molaire en kg/mol
Histoire
On nommait autrefois chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur nécessaire à l'unité de quantité de matière (mole) ou de masse (kg) d'un corps pour qu'il change d'état;...) cette grandeur, en référence à la vision substantialiste de la chaleur (considérée comme un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans...), une substance, immatérielle) qui était largement répandue jusqu'au XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut...) avec notamment les travaux de Joseph Fourier sur cette dernière.