CHALEUR LATENTE DE FUSION

On appelle chaleur latente de fusion la quantité dechalw qu'il faut fournir à i^» d'un corps, pris à Tétat solide elàa température de fusion normale, pour le faire passer à rélallquide à la môme température sous la pression constante de fitmosphère. Nous allons nous occuper de la mesure expérinaentale de la chaleur latente de fusion des corps.

lOGASDESLiauiOES. — Pour mesurer la chaleur latente x (fan corps qui est liquide à la température ordinaire, on en prendua poids/; que Ton oblige à se solidifier en le refroidissant jusqu'à ty cl on le plonge dans un calorimètre contenant de l'eau préalablement échauffée à une température T supérieure au point de fusion t de la substance. Alors : i° le corps se réchauffe jusqu'à ce point de fusion r et absorbe /;C(/-4-t;; ^'' il l^ûod et ^hs>ovhe px ; 3° enfin il se met en équilibre de température avec l'eau, qui prend une température finale Oy el il pp pC'{0 — r). On a donc, en représentant par P le poids du calorimètre évalué en eau,

(i) pCit-^-r) \-px-\-pC'[0-T]----V[T — e].

Celle formule permettra de calculer x quand on connaîtra le? chaleurs spécifiques C et C à l'étal solide et à l'état liquide.

Pour faire comprendre les précautions qu'exige cette opéralion, nous étudierons en particulier le cas de l'eau.

(') L'eau forme dans la masse de glace qui rcmprisonnc une lentille wo* verçente; le vide, une lentille divergente.

SDR LATEHTE DE LA GLACE. — Person ( * ) employait pour lèlre un vase en cuivre à surface nue reposant sur un

non conducteur et fermé par un couvercle, afin d'és pertes de chaleur qui»proviendraient de Tévaporation I. Un agitateur annulaire, soutenu par trois cordons qui 3nt le couvercle, est mis en mouvement continuel par ►rloge, et un thermomètre fixe, que Ton observe avec nette, plonge dans l'intérieur. Le poids d'eau p sur on veut opérer est enfermé dans une petite bouteille re mince, qui porte un deuxième thermomètre à son

et que Ton refroidit dans une enceinte entourée d'un e réfrigérant à — ^20*». Au moment d'opérer, il suffit ever le couvercle du calorimètre, d'y introduire la bouîfroidie, de suivre le mouvement ascendant du thermoju'elle contient et la marche décroissante de celui qui igé dans le calorimètre. L'observation se divise en deux

5rès l'immersion de la bouteille, on laisse la glace se Ter pendant quelque temps, et, avant qu'elle ait comà se liquéfier, on observe simultanément, à un moment sa température — t' et celle du calorimètre Q'. Alors on (i) devient, en se simplifiant,

)pération se continuant, la glace fond, le mélange arrive gmpérature uniforme 0 que l'on observe de nouveau, et

•emière de ces équations fait connaître C. La seconde de calculer x. M. Person a trouvé

îs expériences la température du calorimètre a varié de par suite la quantité prise pour unité de chaleur est la spécifique moyenne de Teau vers 10°, 5.

son, jinnales de Chimie et de Physique, 3* série, t. XXX, p. 73.

Nous avons exposé cette méthode la première, parce quelle est générale; mais, avant les expériences de M. Person,MM.de la Provostaye et Desains ( * ) en avaient exécuté d'autres que nous allons maintenant décrire» Le calorimètre avait la forme ordinaire [fig* 4^). L'ayant rempli d'eau à ao*» et placé sur une balance où il se refroidissait, ils ont d'abord observé les abaissements de température qu'il éprouve et les poids d'eau qui s'évaporent pendant une minute, pour chacune des valeurs moyennes successives de la température. Ces mesures préll-

Fi(y. ffi.

niinairos, réduiles en Tables, serviront tout à l'heure pourcorriger les expériences définitives des pertes d'eau dues à lé» poralion et des pertes de température produites à la fois paf l'évaporalion et par le rayonnement.

Cela fait, aprrs avoir réchaulTé le calorimètre à -20" ei Tivoir replacé sur la balance, MM. de la Provoslaye et Desains lenlevaienl au moment où il avait une température T eiu» poids réduit en eau P, et ils projetaient aussitôt dans rintérieur un morceau de glace bien pure rapidement essuyée et séchrt avec du papier Joseph. Ils suivaient ensuite de minute en minute

(') La Provostaye et Desains, Annales de Chimie et de Physique, 3* «ri', t. VUT, p. 5.

i marche décroissante de la température, qui devenait égale

9 quand la glace était entièrement fondue.

Cette glace, étant prise à la température initiale de zéro, ne «réchaufTe pas avant de fondre; alors le terme qui contient G lisparatt de Téquation (i), qui devient, en faisant r = o,

On déterminait le poids p de la glace en pesant le calorimètre nmédiatement après l'observation de 9, et en retranchant du §sultat le poids primitif P diminué du poids tt de Teau éva- Drée, qu'il était facile de calculer; car, si 0i, 62, 63 désignent ' s températures moyennes pendant chacune des minutes îoulées entre les deux pesées, on connaît, par les expériences *éliminaires qui ont été exécutées, le poids que le calorimètre perdu pendant chacun de ces intervalles, et, en faisant la )mme, on trouve tt.

On voit, par la formule précédente, que pour calculer x il ut connaître la valeur absolue de 0, ce qui exige que Ton ait

Jrific le zéro du thermomètre. On voit aussi que les erreurs

>mmises dans la mesure de T — 0 sont multipliées par — » et,

dmme le poids de Teau P est toujours au moins 10 fois plus rand que celui de la glace p, une erreur de yô de degré sur

— 6 changerait la valeur de x de i"^ On eut soin d'employer n thermomètre qui marquait jôtf de degré.

Enfîn, dans ces expériences, comme dans celles de Person, ) calorimètre perd de la chaleur, soit par le rayonnement, soit ar révaporation ; mais les variations de température qui en ^sultent peuvent toujours être représentées pendant chaque linute par

A étant connu par les expériences préliminaires, et les temératures du calorimètre ayant été observées de minute en linute pendant la fusion de la glace, on calculait les valeurs eA9,etleur somme 2A0, ajoutée au maximum trouvé, donnait

la véritable température finale qu'on aurait obsenée si les causes de refroidissement n'avaient pas existé. C'est la méthode de correction que nous avons exposée en détail précédemment.

MM. de la Provostaye et Desains ont trouvé pour xhnleur 79, "îS.

Plus récemment M. Bunsen a déterminé la chaleur latente de fusion de la glace au moyen du calorimètre que nous avons décrit (p. 9.0*). Il mesure d'abord la densité de la glace à zéro, à l'aide d'une sorte de thermomètre à poids, contenant du Ine^ cure, et dans lequel il fait congeler un poids connu d'eau distillée, privée d'air par l'ébullition. Le petit réservoir à rnercme étant alors. adapté au thermomètre, après avoir été pesé, oa provoque la fusion de la glace; du mercure rentre dans le tbe^ momètre, et l'on évalue la diminution de volume éprouvée pir la glace en passant à l'état d'eau à zéro, dont la densité est exactement connue, par l'augmentation de poids du résenroir; on en déduit la densité de la glace. M. Bunsen a trouvé aimi rf= 0,91674, avec trois décimales exactes.

Cela posé, quand on fournit n calories au calorimètre de

Bunsen, on produit la fusion de -. kilogrammes de glace; li

diminution de volume v correspondante s'évalue par ^ob5e^ vation du mouvement de la colonne de mercure dans le tube calibré SI) (^/î^. 9). On a donc, pour déterminer /, l'équalion

e représente la densité de l'eau à zéro. M. Bunsen trouve pour / la valeur

L'unité à laquelle ce nombre est rapporté est la chaleurspécifique niovenne de l'eau de zéro à 100°. Si l'on admet avec M. Regnaull que celte chaleur spécifique est égale à i"'tOo5,

(*) RiNSKN, Aimalrs de Po^^pnfiorjf, t. CXLI, et Archives <ie G^/irtr, t. U: Annales de Chimie et de PhysiquCy (\* série, t. XXIIT, p. 66.

1 trouve, poui' valeur de la chaleur latente /, rapportée à la

ilorie,

ais, si Ton admet, avec M. Jamîn {*), que la chaleur spécifique oyenne de zéro à 100® est donnée parla formule

Qfoo 0,00110. 100 (0,001 10. 100]^ ^

I obtient une valeur de / trop grande pour être acceptée, car le surpasserait de quatre unités environ les nombres fournis ur toutes les déterminations qui peuvent passer pour sensibleent exactes. La raison de ce désaccord est encore à trouver (2). Nous admettrons, d'après Person (^) ei Hess (*), que la chaur latente de fusion de la glace est égale sensiblement à 80.

a* CAS DES SOUDES. — Pour mesurer la chaleur latente des MTps qui sont solides à la température ordinaire, on commence ur les liquéfier et même à les porter à une température / notaiÇment supérieure à leur point de fusion ; puis on les plonge uis un calorimètre dont on suit le réchauffement jusqu'à ce d'il atteigne la température maximum finale 6, Alors ce calomètre gagne P(0 — T), et le corps perd : i"/?C'(/— r) en se ifroidissant, à Tétat liquide, jusqu'à son point r de solidlQcaan; 7? la chaleur latente px en se solidifiant; 3*/7C(t— 9) ise refroidissant, à l'état solide, de t à 6. On a donc

pC[t-T)-hpx-{-pC(T-e)=:V{e — T).

. ) Voir Comptes rendus de l* Académie des Sciences, t. LXX, p. 66 1. *} Si Ton applique la formule de M. Jamin aux expériences de Layoisier, ' «Paient fourni pour / la valeur 76, on trouve, pour l'expression en calories

'« chaleur latente,

^bre parfaitement d'accord avec les expériences de MM. La Provostaye et

•«Siif.

' semblerait toutefois que les expériences de Bunsen comportent plus do

^i«ion que celles de Lavoisier et Laplace. ( Voir, pour les expériences de

^isier et Laplace, Mémoires de V Académie des Sciences; 1780.)

) Pbkso!!, Annales de Chimie et de Physique, 3* série, t. XXX, p. 73. ') Hkss, Mélanges de Chimie et de Physique, tirés du Bulletin de l'Acadé-»

fies Sciences de SMnt-Pétersbourg, t. I".

' «t B., Cahrimétrie, — II. 2* fasc. t3

194* ' CALORIMÉTRIB. — THÉORIE JNÉCAMIQUE.

C*esl par cette méthode générale que H. Person a opèé. I se servait du calorimètre que nous ayons déjà*décrit; fl kMf fait le corps dans une bouteille en cuivre mince» ei conipÉ par la loi de Newton la température finale observée S. Il il étudié un grand nombre de substances. dont H. Regimki mesuré la capacité C à l'état solide, mais dont 0 falbdt 1 la chaleur spécifique C k l'état liquide. Pour cela 0 firisi opérations, en portant le corps à deux températures inUMeil et f aussi différentes que possible, et il avait les deux Uons suivantes qui permettent de calculer (7 et j; :

/>c(r-T)-f-/>«-+-/iC(T-e') = p(e'-T),

Voici quelques-uns des résultats de M. Persôn :

Eau

Phosphore

Soufre

Azotate de soude

Azotate de potasse

Chlorure de calcium

Phosphate do soude

Azotate de pot. et de soude.

Étain

Bismuth

Plomb

Zinc

Argent

Mercure

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