Qu'est-ce que la chaleur de fusion?
La chaleur de fusion, également appelée enthalpie de fusion, est la quantité d'énergie nécessaire pour transformer une substance d'un solide en un liquide. Une fois qu'un solide a atteint la température à laquelle il fond, sa température ne continue pas à augmenter pendant la fusion, même s'il est exposé à la même source de chaleur. Pendant la fusion, un solide continue d'absorber l'énergie de sa source de chaleur, ce qui permet le changement moléculaire nécessaire à la fusion.
Lorsqu'un solide est chauffé, sa température monte jusqu'à ce qu'il atteigne son point de fusion. Une fois cette température atteinte, une énergie supplémentaire doit être fournie au solide pour le transformer en liquide. La chaleur de fusion désigne l'énergie nécessaire une fois que la température de fusion est atteinte, mais pas l'énergie nécessaire pour chauffer le solide à son point de fusion.
Le processus de transformation d'un solide en un liquide implique plus que la transformation de phase observable à l'œil humain. Au niveau microscopique, les molécules d'un solide s'attirent, ce qui leur permet de rester dans une formation relativement stable. Pour fondre un solide, les molécules doivent être séparées les unes des autres, ce qui signifie que la substance doit recevoir de l'énergie supplémentaire. L'énergie fournie pendant la fusion est stockée par les molécules sous forme d'énergie potentielle plutôt que d'énergie cinétique, car la température constante pendant la fusion signifie que le mouvement des molécules n'augmente pas ou ne diminue pas à ce moment.
Une fois que la substance a été entièrement transformée en un liquide, sa température commence à nouveau à augmenter. Cela se produit jusqu'à ce que le point d'ébullition soit atteint, moment auquel la température restera constante pendant que le liquide se transforme en gaz. Pour cette transformation, la substance nécessite à nouveau une énergie supplémentaire - cette fois appelée enthalpie de vaporisation. La température reste toujours constante lors des changements entre les états de la matière: solide, liquide et gazeux.
La chaleur de fusion requise pour fondre un solide dépend en grande partie de la force de la liaison moléculaire. Par conséquent, différentes substances nécessitent différentes quantités de chaleur de fusion pour se transformer en liquides. La quantité d'énergie nécessaire pour fondre le plomb, par exemple, est inférieure à la quantité nécessaire pour fondre la glace en eau liquide. En effet, la chaleur de fusion ne prend pas en compte la température nécessaire pour amener la substance à son point de fusion mais se mesure uniquement à la quantité de chaleur nécessaire pour transformer entièrement la substance en liquide lorsqu'elle atteint son point de fusion.