Échanges d’énergie sous forme de chaleur Annexe 2 Page 1 sur 2
Thermodynamique T13.A2 © Isa 2020
Résumé
Ce chapitre introduit l’enthalpie molaire de changement d’état d’un corps pur puis ses capacités thermiques massique et molaire. Enfin il définit la capacité thermique d’un système quelconque à une température donnée.
I. Enthalpie de changement d’état
A. Enthalpie massique de changement d’état d’un corps pur
La chaleur latente massique L de changement d’état est aussi nommée enthalpie massique h de changement d’état.
Une masse m de corps pur subissant un changement d’état réversible, isotherme et isobare reçoit ou cède l’énergie :
Son unité légale est le joule par kilogramme, J.kg-1.
La chaleur latente massique de changement d’état dépend de la nature du corps, de la pression et du changement d’état considéré.
B. Enthalpie molaire Hm de changement d’état d’un corps pur
L’énergie reçue ou cédée lors du changement d’état d’un corps pur peut aussi s’écrire :
Son unité légale est le joule par mole, J.mol-1.
Comme l’enthalpie massique de changement d’état elle dépend de la nature du corps, de la pression et du changement d’état considéré.
II. Relation entre h et H
mLa relation entre les enthalpies molaire et massique s’écrit :
Cette relation respecte l’homogénéité des grandeurs : Hm en J.mol-1, M en kg.mol-1 et h en J.kg-1.
III. Capacité thermique moyenne massique puis molaire d’un corps pur
A. Capacité thermique moyenne massique
Définition de la capacité thermique moyenne massique d’une masse m de corps pur :
Unité internationale : Avec CT en J.K-1 et m en kg, la capacité thermique massique cT se mesure en J.K-1.kg-1.
Propriétés : Son existence montre qu’elle dépend encore de la nature du corps pur mais ne dépend plus de sa masse.
Elle conserve la dépendance avec la température et la transformation de la capacité thermique CT (T). Elle dépend aussi éventuellement de la pression.
B. Capacité thermique moyenne molaire
Définition de la capacité thermique moyenne molaire d’une quantité n de corps pur : m Lchangement d'état =m hchangement d'état
n Hmchangement d'état
Hmchangement d'état = M hchangement d'état
CT masse m d'un corps pur =m cT
CT quantité n de corps pur =nCTm
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Unité internationale : Avec CT en J.K-1 et n en mol, elle se mesure en J.K-1.mol-1.
Propriétés : Son existence montre qu’elle dépend encore de la nature du corps pur mais ne dépend plus de sa quantité de matière. Elle conserve la dépendance de la capacité thermique avec la température et avec la transformation. Elle dépend aussi éventuellement de la pression.
C. Relation entre capacité thermique massique et molaire
La relation entre les capacités thermiques moyennes molaire et massique s’écrit :
Cette relation respecte l’homogénéité des grandeurs : CT m en J.K-1.mol-1, M en kg.mol-1 et cT en J.K-1.kg-1.
D. Capacité thermique d’un système à une température donnée
Définition empirique de la capacité thermique CT (T) d’un système subissant une faible variation de température dT :
Cette capacité thermique s’exprime en J.K-1, la même unité que la capacité thermique moyenne.
Les définitions des capacités thermiques massique et molaire d’un corps pur à une température donnée se déduisent de celle de la capacité thermique du système à une température donnée. Les relations de proportionnalité sont les mêmes que pour les capacités thermiques moyennes :
CTm = M cT
δQ=CT (T)δT
CT masse m d'un corps pur(T)=m cT (T) CT quantité n de corps pur(T)=nCTm(T)
