Qu'est-ce que la chaleur latente? Définition et exemples

Chaleur latente spécifique (L) est définie comme la quantité d'énergie thermique (chaleur, Q) qui est absorbé ou libéré lorsqu'un corps subit un processus à température constante. L'équation pour la chaleur latente spécifique est:

L = Q / m

où:

• L est la chaleur latente spécifique
• Q est la chaleur absorbée ou libérée
• m est la masse d'une substance

Les types de processus à température constante les plus courants sont les changements de phase, tels que la fusion, la congélation, la vaporisation ou la condensation. L'énergie est considérée comme "latente" car elle est essentiellement cachée dans les molécules jusqu'à ce que le changement de phase se produise. Il est "spécifique" car il s'exprime en termes d'énergie par unité de masse. Les unités de chaleur latente les plus courantes sont les joules par gramme (J / g) et les kilojoules par kilogramme (kJ / kg).

La chaleur latente spécifique est une propriété intensive de la matière. Sa valeur ne dépend pas de la taille de l'échantillon ou de l'endroit où une substance est prélevée.

Histoire

Le chimiste britannique Joseph Black a introduit le concept de chaleur latente quelque part entre les années 1750 et 1762. Les fabricants de whisky écossais avaient engagé Black pour déterminer le meilleur mélange de carburant et d'eau pour la distillation et pour étudier les changements de volume et de pression à température constante. Calorimétrie appliquée au noir pour son étude et valeurs de chaleur latente enregistrées.

Le physicien anglais James Prescott Joule a décrit la chaleur latente comme une forme d'énergie potentielle. Joule croyait que l'énergie dépendait de la configuration spécifique des particules dans une substance. En fait, c'est l'orientation des atomes au sein d'une molécule, leur liaison chimique et leur polarité qui affectent la chaleur latente.

Types de transfert de chaleur latente

La chaleur latente et la chaleur sensible sont deux types de transfert de chaleur entre un objet et son environnement. Les tableaux sont compilés pour la chaleur latente de fusion et la chaleur latente de vaporisation. La chaleur sensible, à son tour, dépend de la composition d'un corps.

• Chaleur latente de fusion: La chaleur latente de fusion est la chaleur absorbée ou libérée lorsque la matière fond, changeant de phase de solide à liquide à température constante.
• La chaleur latente de vaporisation: La chaleur latente de vaporisation est la chaleur absorbée ou libérée lorsque la matière se vaporise, passant de la phase liquide à la phase gazeuse à température constante.
• Chaleur sensible: Bien que la chaleur sensible soit souvent appelée chaleur latente, ce n'est pas une situation à température constante, ni un changement de phase. La chaleur sensible reflète le transfert de chaleur entre la matière et son environnement. C'est la chaleur qui peut être "ressentie" comme un changement de température d'un objet.

Tableau des valeurs spécifiques de chaleur latente

Il s'agit d'un tableau de chaleur latente spécifique (SLH) de fusion et de vaporisation pour les matériaux courants. Notez les valeurs extrêmement élevées pour l'ammoniac et l'eau par rapport à celles des molécules non polaires.

Matériel	Point de fusion (° C)	Point d'ébullition (° C)	SLH de Fusion kJ / kg	SLH de vaporisation kJ / kg
Ammoniac	& # x2212; 77,74	& # x2212; 33,34	332.17	1369
Gaz carbonique	& # x2212; 78	& # x2212; 57	184	574
Alcool éthylique	& # x2212; 114	78,3	108	855
Hydrogène	& # x2212; 259	& # x2212; 253	58	455
Conduire	327,5	1750	23,0	871
Azote	& # x2212; 210	& # x2212; 196	25,7	200
Oxygène	& # x2212; 219	& # x2212; 183	13,9	213
Réfrigérant R134A	& # x2212; 101	& # x2212; 26,6	& # x2014;	215,9
Toluène	& # x2212; 93	110,6	72,1	351
Eau	0	100	334	2264.705

Chaleur sensible et météorologie

Alors que la chaleur latente de fusion et de vaporisation est utilisée en physique et en chimie, les météorologues considèrent également la chaleur sensible. Lorsque la chaleur latente est absorbée ou libérée, elle produit une instabilité dans l'atmosphère, potentiellement à l'origine de conditions météorologiques extrêmes. Le changement de chaleur latente modifie la température des objets lorsqu'ils entrent en contact avec de l'air plus chaud ou plus froid. La chaleur latente et sensible fait bouger l'air, produisant du vent et un mouvement vertical des masses d'air.

Exemples de chaleur latente et sensible

La vie quotidienne est remplie d'exemples de chaleur latente et sensible: