CHAPITRE III

CHALEUR LATENTE ET CHALEUR SPÉCIFIQUE

258. Idée de ce qu'on entend par chaleur latente. — Le changement d'état d'Un corps est toujours accompagné d'une variation quantitative de chaleur. Lorsqu'un solide passe à l'état liquide, ou qu'un liquide se vaporise, de la chaleur disparait et devient latente; inversement, lorsqu'un gaz se liquéfie ou qu'un liquide passe à l'état solide, il y a de la chaleur mise en liberté.

La quantité de calorique qui devient ainsi libre ou latente est constante pour un même corps et pour un même changement d'état ; un corps , en passant de l'état liquide à l'état solide, dégage autant de chaleur qu'il en absorbe pour passer de l'état solide à l'état liquide ; de même, la condensation d'un gaz met en liberté une quantité de calorique égale à celle que cette même substance à l'état liquide absorbe pour se vaporiser. On peut formuler de la manière suivante la loi qui régit ces variations de chaleur : tout corps qui fond ou qui se vaporise, absorbe et rend latente une quantité de chaleur précisément égale à celle qu'il met en liberté quand il revient à son premier état.

259. Constance de la température pendant la fusion et l'ébullition. — Cette transformation de la chaleur libre en chaleur latente nous explique le fait signalé précédemment (cf. § 249) et facile à constater, à savoir que la température d'un corps qui change d'état ne varie pas pendant toute la durée de la fusion ou de l'ébullition. Prenons, par exemple, de la glace à 0° et chauffons-la : une partie de cette glace fondra; la chaleur qui a été ajoutée pour opérer ce changement

• d'état deviendra latente , et le mélange d'eau et de glace restera à la température de zéro. Si nous continuons à chauffer, une nouvelle portion de glace se fondra , et la chaleur consommée pour cette fusion ne sera pas non plus sensible au thermomètre. Aussi, malgré l'addition continuelle de chaleur, la température ne pourra-t-elle s'élever au-dessus de 0° que lorsque toute la glace aura été convertie en eau. Le même phénomène s'observe dans la fusion des métaux et en général de tous les corps.

Dès que le changement d'état est entièrement accompli, la température augmente jusqu'au point d'ébullition; arrivée à ce degré et quelque quantité de chaleur qu'on ajoute, la température reste stationnaire jusqu'à ce que tout le liquide ait passé à l'état gazeux. L'eau étant à 100°, si on la chaude, le calorique ajouté passe à l'état latent et sert à vaporiser une partie du liquide; c'est seulement lorsque toute l'eau est convertie en vapeur que la chaleur qu'on y ajoute fait monter la température.

WUNDT, Physique médicale. 32

CHALEUR

La même série de phénomènes se reproduit dans l'ordre inverse, quand on soustrait du calorique à un gaz; ce dernier commence par se liquéfier et, le froid continuanl à augmenter, le liquide passe à l'état solide. Dans ce cas on observe aussi que le passage d'.un état à un autre demande un certain temps , et que pendant toute la durée de cette transformation , la température reste stationnaire. Le fait mentionné au § 249, que l'eau refroidie au-dessous de 0° se congèle subitement quand on l'agite, et qu'au moment delà solidification la température remonte à 0°, s'explique par la mise en liberté de la chaleur latente.

260. Mesure de la chaleur. Calorie. — Si l'on veut comparer entre elles les quantités de chaleur qu'absorbent ou que dégagent les différentes substances en passant d'un état à un autre, il est nécessaire d'adopter une unité de mesure.. Il est clair que le thermomètre qui donne la température d'un corps ne nous indique pas la quantité de chaleur que possède ce corps. En effet, plus la masse d'un corps est grande, plus il lui faut de chaleur pour le faire arriver à une température déterminée. Prenons, par exemple, d'une part , 1 kilogramme d'eau, d'autre part, 2 kilogrammes du même liquide; élevons de un degré les températures de ces deux masses d'eau , températures que nous supposerons primitivement égales : il est évident que les indications fournies par le thermomètre seront identiques dans les deux cas, bien qu'il ait fallu ajouter à la seconde masse deux fois plus de chaleur qu'à la première. En second lieu, des corps de masses égales ont besoin de quantités différentes de chaleur pour s'échauffer du même nombre de degrés. On mesure la quantité de chaleur perdue ou gagnée par un corps à l'aide de l'élévation de température qu'elle produit sur un poids déterminé d'un autre corps choisi dans ce but. L'unité de chaleur ou, comme on l'appelle, la calorie, est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 0° à 1° la température d'un kilogramme d'eau.

On a trouvé que la quantité de chaleur nécessaire pour convertir un kilogramme de glace ou de neige à 0° en un kilogramme d'eau à 0° est de 79,25 calories. Ainsi, pour transformer 1 kilogramme de glace' à 0° en 1 kilogramme d'eau à 0°, il faut autant de chaleur que pour élever de 0° à 1 degré la température de 79,25 kilogrammes d'eau ; c'est ce que l'on exprime en disant que la chaleur latente de fusion de la glace est égale à 79,25 calories. De même que chaque kilogramme de glace, en fondant, absorbe 79,25 unités de chaleur qui deviennent insensibles au thermomètre, de même l'eau, en se congelant, met en liberté 79,25 calories.

La chaleur latente de vaporisation de l'eau a été trouvée égale à 537 calories, c'est-à-dire que, lorsque 1 kilogramme d'eau se vaporise, 537 unités de chaleur passent à l'état latent, et quand 1 kilogramme de vapeur se change en eau , 537 unités de chaleur deviennent libres.

[260a. Application de la chaleur dégagée par la condensation de la vapeur d'eau au chauffage des appartements. — La grande quantité de chaleur mise en liberté par la condensation de la vapeur d'eau a été utilisée pour le chauffage des appartements.

CHALEUR LATENTE. ET CHALEUR SPÉCIFIQUE

Un çalorifère à vapeur comprend trois parties : une chaudière renfermant del'eauel placée au-dessus d'un foyer de chaleur ; la vapeur prend naissance dans la chaudière, et des tuyaux de conduite la distribuent dans îles récipients à large surface où elle se condense en abandonnant la chaleur qu'elle avait absorbée pour passer à l'étal gazeux. Les récipients sont placés dans les pièces qu'il s'agit do chauffer.]

261. Chaleur latente de différentes substances. — Quand on compare les chaleurs latentes de diverses substances liquides ou gazeuses, on remarque entre elles des différences assez notables. Dans le tableau suivant nous avons réuni quelques nombres qui mettent ce, fait en évidence.