Chaleur latente spécifique : définition et équation (2024)

étaient$L$est la chaleur latente spécifique,$E$est l'énergie et$m$est la masse.

Unités de chaleur latente spécifiques

Comme l'indique la formule précédente, la chaleur latente spécifique est obtenue comme le rapport de l'énergie nécessaire à la transition d'état à la masse. Par conséquent, il a dérivé des unités obtenues en divisant les unités d’énergie par les unités de masse. Dans le SI, l'énergie est mesurée en joules$\text{(J)}$et masse en kilogrammes$\text{(kg)}$. D'où les unités pourla chaleur latente spécifique est

$\frac{\text{joules}}{\text{kilogrammes}}=\frac{\text{J.}}{\text{kg}}$.

Équation de chaleur latente spécifique

Si la chaleur latente spécifique et la masse d'une substance sont connues, nous pouvons calculer la quantité de chaleur nécessaire au changement d'état en utilisant l'équation de la chaleur latente spécifique avec l'énergie isolée.

$E=Lm$

Dans l'équation ci-dessus,$E$est l'énergie en joules$\text{(J)}$, la chaleur latente spécifique$L$est en joules par kilogramme$\left(\frac{\text{J.}}{\text{kg}}\right)$, et$m$la masse est en kilogrammes$\text{(kg)}$. Considérant les états : solide, liquide et gazeux, nous pouvons avoir deux transitions différentes. Par conséquent, nous devons prendre en compte deux valeurs différentes pour la chaleur latente spécifique.

Chaleur latente spécifique de fusion

Calculer l'énergie nécessaire pour fondre$8\text{kg}$de glace à$0°\text{C}$.

Puisque la masse est donnée et que la chaleur latente spécifique de fusion de l’eau est connue, nous pouvons calculer l’énergie en utilisant l’équation introduite précédemment.

$E=Lm$

Remplaçons maintenant les valeurs connues et simplifions.

$E=8\cancel{\text{kg}}\text{×334 000}\frac{\text{J.}}{\cancel{\text{kg}}}\text{=2 672 000 J}$

Nous devons donc fournir$2,672,000\text{J.}$d'énergie pour faire fondre le$8\text{kg}$de glace.

Les transitions d’États nécessitent beaucoup d’énergie. Mais, en particulier, l’eau est bien connue pour avoir une valeur thermique latente spécifique élevée. Cela signifie qu'un bloc de glace doit « absorber » beaucoup de chaleur de l'environnement pour fondre. Avant que les réfrigérateurs ne soient disponibles, les gens profitaient de cette propriété de l’eau et utilisaient de gros blocs de glace pour conserver les aliments, refroidir les boissons et créer des desserts glacés. Il y avait des travaux qui consistaient à couper la glace des lacs gelés et à la livrer aux maisons. C'est ce qu'on appelait la récolte de glace.

L’industrie de la glace dépendait entièrement des conditions météorologiques et de gros blocs de glace étaient obtenus à partir de lacs, de rivières et d’étangs gelés.

Après la livraison, le bloc de glace était placé dans des meubles spéciaux appelés « glacières ».

Les glacières étaient utilisées pour isoler la glace et les marchandises de l'environnement, préservant ainsi les aliments et refroidissant les boissons.

Puisque la création de glace dépendait entièrement de la météo, les anciens Perses ont développé une structure conique capable d’isoler la glace collectée pendant l’hiver. De plus, puisque l'air chaud est moins dense que l'air plus froid, la structure a également permis à l'air plus froid de couler dans une fosse tout enl'air plus chaud montait, était canalisé par sa forme et était rejeté vers l'extérieur. Avec ces structures, ils pourraient conserver la glace collectée pendant l’hiver toute l’année !

La forme conique a permis de canaliser l’air le plus chaud vers l’extérieur, laissant l’air plus froid emprisonné à l’intérieur. Ce mécanisme ainsi que l'isolation fournie permettent de conserver la glace pendant des mois.

WASP-121 b est une planète située à 880 années-lumière de la Terre. Il fait si chaud que le fer s'évapore et forme des nuages. Cependant, pendant la nuit de la planète, la température baisse suffisamment pour que du métal liquide pleuve. Considérez un$500\text{kg}$nuage de fer sur cette planète. Quelle quantité d’énergie le nuage doit-il fournir pour qu’il puisse pleuvoir sous forme de fer liquide ?

D’après le tableau précédent, nous pouvons voir que la chaleur latente spécifique de vaporisation du fer est$6,090,000\frac{\text{J.}}{\text{kg}}$. Remplaçons cette valeur et la masse connue dans l'équation par l'énergie et simplifions.

$E=mL$

$E=500\cancel{\text{kg}}\text{×6 090 000}\frac{\text{J.}}{\cancel{kg}}\text{= 3 045 000 000 J}$

Le montant résultant étant si important, il est pratique de l’exprimer en utilisant la notation scientifique.

$3,045,000,000{\text{J = 3,045 ×10}}^9\text{J.}$

Le nuage de fer doit donc se libérer$3.045\times {\mathrm{dix}}^9\text{J.}$dans l'atmosphère sous forme de chaleur afin de pouvoir pleuvoir sous forme liquide.

Chaleur latente spécifique – Points clés à retenir

• Leénergie interned’un système est la somme des énergies cinétiques et potentielles individuelles de sesparticules(atomes ou molécules).
• La température d'une substance est une mesure de l'énergie cinétique de saparticulesou des molécules.
• Lors d'un changement d'état, la température du système nepaschangement. Tout apport d'énergie sert à rompre ou à modifier les liaisons des particules du système et/ou à les éloigner,stockageénergie potentielle.
• La chaleur spécifique latente de fusion est l’énergie qui doit être fournie à un kilogramme d’une substance pour qu’elle passe de solide à liquide, à température constante. Pour qu’une substance passe de liquide à solide, elle doit libérer la même quantité d’énergie dans l’environnement.
• La chaleur spécifique latente de vaporisation est l’énergie qui doit être fournie à un kilogramme d’une substance pour qu’elle passe de l’état liquide à l’état gazeux, à température constante. Pour que la substance passe de gaz à liquide, elle doit libérer la même quantité d’énergie dans l’environnement.
• L’équation de la chaleur latente spécifique de fusion et de la chaleur latente spécifique de vaporisation est identique :$E=Lm$. On utilise la chaleur latente spécifique de fusion ou de vaporisation en fonction du changement d'état qui s'opère.