Calcul de la chaleur latente
Ce calculateur donne la chaleur latente d’un changement d’état : Q = m·Lf pour fondre ou solidifier, Q = m·Lv pour vaporiser ou condenser. Faire fondre 1 kg de glace à 0 °C demande 334 kJ ; vaporiser 1 kg d’eau à 100 °C, 2256 kJ. Un second mode additionne tout le chemin de la glace à −20 °C jusqu’à la vapeur.
Exemple : Calcul: Un changement d’état (Q = m·L) · Substance: Eau · Changement d’état: Fusion (solide → liquide) · Masse 1 · Unité: kilogrammes (kg) → Chaleur : Chaleur absorbée : 334 kJ. Source : OpenStax University Physics Volume 2, 1.5 Phase Changes – Q = mLf (Eq. 1.7), Q = mLv (Eq. 1.8), Table 1.4 Heats of Fusion and Vaporization (values at the normal melting and boiling points, 1 atm), heating curve of water from −20 °C (2090, 4186 and 2020 J/(kg·°C)), Example 1.9 (ice in soda → 13 °C) (read 10.10.2026). Mise à jour : .
Comment le calcul est fait
La chaleur d’un changement d’état vaut Q = m·Lf pour la fusion ou la solidification et Q = m·Lv pour la vaporisation ou la condensation, avec m la masse et L la chaleur latente de la substance. Le manuel OpenStax University Physics explique le mot « latente » (cachée) : pendant le changement d’état, l’énergie entre dans la substance ou en sort sans que sa température change. La fusion et la vaporisation absorbent de la chaleur ; la solidification et la condensation en cèdent la même quantité.
Chaleur latente de substances courantes
| Substance | Point de fusion (°C) | Lf (kJ/kg) | Point d’ébullition (°C) | Lv (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|
| Eau | 0 | 334 | 100 | 2256 |
| Éthanol | −114 | 104 | 78,3 | 854 |
| Ammoniac | −75 | 332 | −33,4 | 1370 |
| Mercure | −38,9 | 11,8 | 357 | 272 |
| Azote | −210 | 25,5 | −195,8 | 201 |
| Plomb | 327 | 24,5 | 1750 | 871 |
| Aluminium | 660 | 380 | 2450 | 11400 |
| Argent | 961 | 88,3 | 2193 | 2336 |
| Or | 1063 | 64,5 | 2660 | 1578 |
| Cuivre | 1083 | 134 | 2595 | 5069 |
Les valeurs viennent du tableau 1.4 d’OpenStax et valent au point de fusion et au point d’ébullition normaux, sous 1 atm. En général, Lv est bien plus grande que Lf. Pour l’eau à la température du corps (37 °C), le manuel donne une chaleur de vaporisation plus élevée, 2430 kJ/kg. Le texte utilise 333 kJ/kg pour la fusion de la glace et le tableau 334 kJ/kg ; ce calculateur prend la valeur du tableau.
De la glace à la vapeur : la courbe de chauffage de l’eau
OpenStax décrit de la glace chauffée à partir de −20 °C ; par kilogramme et avec la valeur du tableau pour la fusion : la glace se réchauffe avec 2090 J/(kg·°C) jusqu’à 0 °C, fond avec 334 kJ/kg à température constante, l’eau se réchauffe avec 4186 J/(kg·°C) jusqu’à 100 °C, bout avec 2256 kJ/kg, puis la vapeur se réchauffe avec 2020 J/(kg·°C). Le second mode additionne ces étapes :
| Masse | De → à | Chaleur Q |
|---|---|---|
| 1 kg | −20 °C → 120 °C | 3090,8 kJ |
| 1 kg | 0 °C → 100 °C | 752,6 kJ |
| 1 kg | 100 °C → 110 °C | 2276,2 kJ |
| 0,5 kg | 20 °C → 100 °C | 167,44 kJ |
| 2 kg | 25 °C → 100 °C | 627,9 kJ |
| 0,2 kg | −10 °C → 0 °C | 4,18 kJ |
| 0,1 kg | −5 °C → 25 °C | 44,91 kJ |
Les changements d’état dominent : vaporiser 1 kg d’eau demande plus de cinq fois la chaleur nécessaire pour la porter de 0 °C à 100 °C (2256 kJ contre 418,6 kJ). L’exemple 1.9 d’OpenStax le montre avec une boisson : trois glaçons de 6,0 g à 0 °C refroidissent 0,25 kg de soda de 20 °C à 13 °C. En se condensant, la vapeur restitue ces 2256 kJ/kg ; manipulez-la donc avec au moins autant de prudence que l’eau bouillante.
La température finale d’un mélange de deux corps se calcule avec la température de mélange ; pour chauffer de l’eau sans changement d’état, utilisez le calcul de la quantité de chaleur.
Questions fréquentes
Quelle est la formule de la chaleur latente ?
Q = m·L. Pour fondre ou solidifier, L est la chaleur latente de fusion Lf ; pour bouillir ou condenser, la chaleur latente de vaporisation Lv. Eau : Lf = 334 kJ/kg, Lv = 2256 kJ/kg.
Quelle énergie faut-il pour faire fondre 1 kg de glace ?
334 kJ à 0 °C. La glace reste à 0 °C jusqu’à ce qu’elle ait entièrement fondu.
Quelle est la chaleur latente de vaporisation de l’eau ?
2256 kJ/kg à 100 °C sous 1 atm, soit plus de cinq fois les 418,6 kJ qu’il faut pour chauffer 1 kg d’eau de 0 °C à 100 °C.
La solidification libère-t-elle de la chaleur ?
Oui. La solidification cède la même chaleur que la fusion absorbe, et la condensation la même que la vaporisation. Le calculateur indique si la chaleur est absorbée ou cédée.
Quelle différence entre chaleur latente et chaleur sensible ?
La chaleur sensible change la température d’un corps (Q = m·c·ΔT) ; la chaleur latente change son état à température constante (Q = m·L). Le mode « Eau » additionne les deux.
Pourquoi la température ne change-t-elle pas pendant la fusion ?
La chaleur sert à rompre les liaisons entre les molécules, pas à élever leur température. OpenStax appelle donc cette énergie « latente », c’est-à-dire cachée.
Sources et références juridiques
Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux
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