Chaleur sensible et chaleur latente

La chaleur latente change l’état physique d’une matière. Par opposition à la chaleur sensible qui modifie la température d’une matière.

Quelle que soit la matière, on parle de :

• chaleur de liquéfaction : chaleur nécessaire pour passer de l’état solide à l’état liquide,
• chaleur de vaporisation : chaleur nécessaire pour passer de l’état liquide à l’état gazeux.

et inversement :

• chaleur de condensation : chaleur nécessaire pour passer de l’état gazeux à l’état liquide,
• chaleur de solidification : chaleur nécessaire pour passer de l’état liquide à l’état solide.

Les changements d’état absorbent des quantités de chaleur nettement plus élevées que les processus d’échauffement ou de refroidissement dans les plages de température usuelles en chauffage ou climatisation.

Certains matériaux sont sélectionnés pour l’importance de leur chaleur latente à un niveau de température déterminé : ce sont les matériaux à changement de phase, ou sels à changement de phase.

Exemple
La chaleur de vaporisation d’un litre d’eau est de 2 257 kJ/kg (à la pression atmosphérique et à 100°C). Soit 5,4 fois plus que pour chauffer le litre d’eau de 0 à 100°C !

C’est un fait dont on peut tirer parti :

• Le chauffage à vapeur dispose d’une très grande densité de puissance [W/m²] dans un échangeur puisque la vapeur s’y condense au contact avec un milieu froid.

• Le refroidissement par une machine frigorifique s’effectue grâce à la vaporisation d’un fluide frigorigène.

• Le stockage de froid se fait notamment via des nodules d’eau ou de sels qui sont gelés la nuit et dont on profite de la chaleur de liquéfaction le jour.

À noter que la chaleur de vaporisation varie en fonction de la température de l’eau qui s’évapore : de 2 257 kJ/kg à 100°C, la chaleur de vaporisation est de 2 454 kJ/kg à 20°C et de 2 501 kJ/kg à 0°C. Il est donc un peu plus facile pour une goutte de passer à l’état vapeur lorsqu’elle se trouve déjà à 100°C.