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 étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) 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 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 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 occupe de...) 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 neutrons avant...) 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 collection ou un groupe de choses.) 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 molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...)
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...) 393  
Antimoine (L'antimoine est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Sb (par abréviation du latin stibi ou stibium, du grec ancien στίϐι) et de numéro...) 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 (Le béryllium est un élément chimique de symbole Be et de numéro atomique 4. Dans le tableau périodique, il est le premier représentant des métaux alcalino-terreux.) 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 (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 masse atomique 59.) 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...) 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 vie quotidienne,...) 207  
Gallium (Le gallium est un élément chimique, de symbole Ga et de numéro atomique 31. Sa température de fusion (29,76 °C) lui permet de fondre dans la main. On le trouve sous forme de trace dans le...) 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 (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...) 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...) 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 symbole Se et de numéro atomique 34.) 56  
Soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) 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 métalloïde du groupe des chalcogènes.) 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...)   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 existe sous 2 formes isomères, le butane ou n-butane et le 2-méthylpropane ou isobutane.)   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 (Le cyclohexane est un hydrocarbure cyclique saturé de la famille des (mono)cycloalcanes de formule brute C6H12. Le cyclohexane est utilisé comme solvant apolaire dans l'industrie chimique, mais aussi comme...)   358
Acétylène (L’acétylène (appelé éthyne par la nomenclature IUPAC) est un composé chimique hydrocarbure de la classe des alcynes de formule brute C2H2. Il a été découvert par Edmund...)   829
Benzène (Le benzène est un hydrocarbure aromatique monocyclique, de formule C6H6, également noté Ph-H, φ-H ou encore Ar-H. Ce composé...)   394
Toluène (Le toluène, également appelé méthylbenzène ou phénylméthane est un hydrocarbure aromatique sous la forme d'un liquide transparent, très...)   363
o-Xylène   347
Cumène   312
Méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol, d’alcool de bois, de naphte de bois ou d’esprit de bois est un composé chimique de formule : CH3OH...)   1100
Éthanol   855
Propanol   695
Isopropanol (L'isopropanol, ou alcool isopropylique est le nom commun pour le propan-2-ol, composé chimique sans couleur et inflammable dont la formule chimique est...)   667
n-Butanol   591
Acétaldéhyde   570
Acétone (L'acétone en chimie, (nom officiel IUPAC propanone, aussi connue sous les noms de diméthylcétone, 2-propanone, propan-2-one et béta-cétopropane), de formule chimique CH3COCH3 est le composé le plus simple de la...)   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 marchandises, elle...)   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...)   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. Ce phénomène est une...) 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 en 1865 par Rudolf Clausius dans le cadre du deuxième principe, d'après les...) 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 :

\ 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 corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) 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 transformation ayant lieu...) 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...) avec notamment les travaux de Joseph Fourier sur cette dernière.

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