Qu'est-ce que la chaleur de vaporisation?
La chaleur de vaporisation, ΔH vap , parfois appelée enthalpie de vaporisation, est la quantité d’énergie nécessaire pour transformer un liquide en vapeur au point d’ébullition. Cette énergie est indépendante de tout composant résultant d'une élévation de température. La chaleur de vaporisation est souvent mesurée à la pression atmosphérique et au point d'ébullition ordinaire, bien que ce ne soit pas toujours le cas. Étant donné que le point d'ébullition de tout liquide varie avec la pression ambiante et que la chaleur de vaporisation dépend également de cette pression, la chaleur de vaporisation d'un liquide doit dépendre de la température. Les graphiques bidimensionnels (2D) illustrent une relation simple presque parabolique pour la plupart des liquides courants.
Il faut tenir compte de nombreuses influences pour bien comprendre le processus d'ébullition ou de vaporisation. Parmi celles-ci figurent les forces de liaison intermoléculaires telles que les forces de van der Waal - qui incluent au minimum les forces de dispersion de London - et les forces de liaison hydrogène beaucoup plus fortes, le cas échéant. Les travaux nécessaires à l'expansion du gaz doivent être inclus. De plus, l'énergie potentielle du liquide a été en grande partie convertie en énergie cinétique dans le gaz. Il est erroné de supposer que toute cette énergie cinétique existe sous forme d'énergie de translation; une partie devient énergie de rotation et énergie de vibration.
À un niveau plus fondamental, un modèle conceptuel décrit pour la première fois en 2006 dans la revue Fluid Phase Equilibria est prometteur. Dans ce modèle, les données empiriques relatives à 45 éléments correspondaient bien lorsque deux hypothèses étaient formulées: la surface d’un liquide est flexible et une particule utilise toute son énergie latente pour se libérer des particules bloquant son échappement - la résistance de surface. Dans cette étude, la surface maximale pouvant contenir une particule dans son liquide environnant a été utilisée dans les calculs. De petits écarts entre les calculs et la réalité ont été expliqués en termes d'approximations, telles que l'approximation de la sphère dure pour les atomes.
La chaleur de vaporisation revêt une importance considérable pour les appareils de distillation industriels. Elle est également importante dans les situations où la pression de vapeur doit être prise en compte, comme dans la conception et le fonctionnement des installations de chauffage à la vapeur. L'équation de Clausius-Clapeyron est une expression mathématique présentant un intérêt particulier à cet égard. Cette équation combine la chaleur de vaporisation avec les pressions et les températures du système. En utilisant l'équation, à partir d'une température et d'une pression de vapeur particulières, une seconde pression de vapeur peut être déterminée à une autre température.