Enthalpie de changement d'état - Définition et Explications

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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...) et pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) 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...) 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...) 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...) corps pur (En chimie, un corps pur est composé d'un seul type de constituant (contraire : mélange). Il...): 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...) 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.

Par exemple, l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) 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,...) de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) 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...)
kJ/kg
vaporisation
kJ/kg
Aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....) 393  
Antimoine (L'antimoine est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Sb...) 163 1340
Argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...) 103 2160
Béryllium (Le béryllium est un élément chimique de symbole Be et de numéro atomique 4....) 1339  
Bismuth (Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et...) 43 858
Cadmium (Le cadmium est un élément chimique de symbole Cd et de numéro atomique 48.) 45 1004
Calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.)   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 (Le Cobalt est un élément chimique, de symbole Co et de numéro atomique 27 et de...) 259  
Cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) 205 4650
Étain 59 2600
Fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) 207  
Gallium (Le gallium est un élément chimique, de symbole Ga et de numéro atomique 31. Sa...) 80  
Lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) 137  
Magnésium (Le magnésium est un élément chimique, de symbole Mg et de numéro atomique 12.) 369 8450
Manganèse (Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.) 101  
Nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) 298  
Palladium 152  
Phosphore blanc (Le phosphore blanc (aussi appelé phosphore jaune) est un allotrope commun de...) 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...) 23 920
Rubidium (Le rubidium est un élément chimique, de symbole Rb et de numéro atomique 37.) 26  
Sélénium (Le sélénium est un élément chimique, de la famille des chalcogènes, de...) 56  
Soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...) clinorhombique 39  
Thallium (Le thallium est un élément chimique de symbole Tl et de numéro atomique 81.) 15  
Tellure (Le tellure est un élément chimique, de symbole Te et de numéro atomique 52. C'est un...) 31  
Zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...) 96 1820
Autres substances
Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...)   510
Éthane   489
Propane (Le propane est un alcane linéaire de formule C3H8.)   426
Butane (Le butane est un hydrocarbure saturé de la famille des alcanes de formule brute C4H10. Il...)   385
n-Pentane   357
Isopentane   339
n-Hexane   337
n-Heptane   320
n-Octane   306
Éthylène   483
Propylène (Le propylène ou propène (nomenclature IUPAC) est un produit chimique organique de formule...)   438
But-1-ène (Le but-1-ène est un alcène de formule brute C4H8.)   391
Isobutène   394
Cyclopentane (Le cyclopentane est un alcane cyclique à cinq carbone. C'est un des alcanes cycliques dont la...)   390
Cyclohexane (Le cyclohexane est un hydrocarbure cyclique saturé de la famille des (mono)cycloalcanes de...)   358
Acétylène (L’acétylène (appelé éthyne par la nomenclature IUPAC) est un...)   829
Benzène (Le benzène est un hydrocarbure aromatique monocyclique, de formule C6H6, également...)   394
Toluène (Le toluène, également appelé méthylbenzène ou phénylméthane est...)   363
o-Xylène   347
Cumène (Le cumène, isopropylbenzène ou 2-phénylpropane est un composé organique...)   312
Méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol,...)   1100
Éthanol   855
Propanol   695
Isopropanol (L'isopropanol, ou alcool isopropylique est le nom commun pour le propan-2-ol, composé chimique...)   667
n-Butanol   591
Acétaldéhyde   570
Acétone (L'acétone en chimie, (nom officiel IUPAC propanone, aussi connue sous les noms de...)   521
Diéthyléther   377
Essence automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...)   335
Eau 330 2256
Ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...)   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...) 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...) (101,3 kPa).

Fusion des solides

L'entropie (En thermodynamique, l'entropie est une fonction d'état introduite en 1865 par Rudolf Clausius...) 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 (L'enthalpie de fusion (symbole : ΔHfus) est l'énergie absorbée sous forme de...), connaissant la température de fusion :

\ L_f = \frac{T_f. \Delta s_f}{M}

\ \Delta s_f variation d'entropie molaire lors de la fusion en J/(mol.K)

\ T_f température de fusion en K

\ M masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) 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...) 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...), 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...) avec notamment les travaux de Joseph Fourier sur cette dernière.

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