La chaleur est une composante importante des changements de phase. La chaleur latente est connue comme la chaleur nécessaire pour convertir un solide en phase liquide ou vapeur. En fonction de sa phase, elle porte différents noms comme la chaleur de condensation, la chaleur de vaporisation, etc. Parfois, il s’agit de la quantité d’énergie thermique absorbée ou libérée pour un changement de phase. Dans ce sujet, nous allons traiter le concept de la chaleur latente et la formule de la chaleur latente avec des exemples. Apprenons le concept!
Source:fr.wikipedia.org
Formule de la chaleur latente
Concept de changement de phase:
Faire bouillir l’eau n’est pas aussi simple que d’allumer le poêle. Lorsque nous appliquons de la chaleur à l’eau, la température augmente jusqu’à ce qu’elle atteigne 100 degrés Celsius. L’eau restera à cette température jusqu’à ce que toute l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux.
Pendant ce processus, nous continuons à ajouter de l’énergie thermique à l’eau, mais la température n’augmente toujours pas. Cette énergie supplémentaire donnant lieu au concept de chaleur latente.
Pour mieux comprendre, nous devons d’abord revoir le concept de changement de phase. Le changement de phase désigne le passage de la matière d’un état à un autre. Les changements de phase les plus courants sont observés dans les différents états de l’eau. Par exemple, la congélation de l’eau liquide pour créer de la glace ou l’ébullition de l’eau liquide pour créer un gaz. Comme nous pouvons le dire, la chaleur joue un rôle majeur dans le changement de la matière d’une phase à une autre.
Définition de la chaleur latente:
Normalement, lorsque nous ajoutons ou retirons l’énergie thermique d’un objet, la température de l’objet change. Mais pendant les changements de phase, la température d’un objet reste constante. Ceci est dû au fait que de l’énergie est nécessaire pour qu’un objet change de phase.
Donc, la chaleur latente est l’énergie thermique par unité de masse nécessaire pour qu’un changement de phase se produise. Si nous considérons les substances au niveau moléculaire, les molécules gazeuses auront plus de vibrations que les molécules liquides.
Donc, lorsque nous ajoutons de la chaleur à un liquide, nous faisons en fait vibrer les molécules. La chaleur latente sera l’énergie nécessaire pour modifier le mouvement des molécules. Chaque substance a une valeur de chaleur latente unique.
La formule de la chaleur latente :
L = \( \frac{Q}{ M} \)
Où,
Q = quantité de chaleur
M = masse de la substance
Cette équation indique que la chaleur Q qui doit être ajoutée ou retirée pour qu’un objet de masse m change de phase. On désigne la chaleur latente individuelle par L. L’unité de la chaleur latente est \(Jkg^{-1}.\)
La valeur de la chaleur latente est variable. Elle dépend de la nature du changement de phase qui a lieu :
- La chaleur latente de fusion signifie le passage du liquide au solide.
- La chaleur latente de vaporisation signifie le passage du liquide au gaz.
- La chaleur latente de sublimation signifie le passage du solide au gaz.
Exemples résolus
Q.1 : Calculez la chaleur latente de 10 kg de substance si la quantité de chaleur pour un changement de phase est de 300 kcal.
Solution:
Les paramètres donnés sont,
Q = 300 kcal
M = 10 kg
La formule de la chaleur latente est :
L = \(\frac{Q}{ M})
= \(\frac{300}{5})
= \(60 KcalKg^{-1}g \)
Donc la chaleur latente sera de 60 \(KcalKg{-1}\)
.