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Enthalpie de sublimation

1850
  • Germain Hess
Scientifique mesurant la sublimation dans un laboratoire d'époque, étude de thermodynamique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

The enthalpy of sublimation, [latex]\Delta H_{\text{sub}}[/latex], is the heat required to convert one mole of a substance from solid to gas at a given temperature and pression. Selon la loi de Hess, l'enthalpie étant une fonction d'état, ce changement d'énergie est la somme de l'enthalpie de fusion ([latex]\Delta H_{\text{fus}}[/latex]) et de l'enthalpie de vaporisation ([latex]\Delta H_{\text{vap}}[/latex]).

La relation [latex]\Delta H_{\text{sub}} = \Delta H_{\text{fus}} + \Delta H_{\text{vap}}[/latex] est une application directe de la loi de Hess sur la sommation de la chaleur constante. + \Delta H_{text{vap}}[/latex] est une application directe de la loi de Hess sur la somme des chaleurs constantes, un principe fondamental de la thermochimie. Cette loi stipule que la variation totale d'enthalpie au cours d'un processus chimique ou physique est la même quelle que soit la voie empruntée, à condition que l'état initial et l'état final soient identiques. Dans ce contexte, l'état initial est la phase solide et l'état final est la phase gazeuse. On peut imaginer deux voies pour passer du solide au gaz : une voie directe en une étape (sublimation) ou une voie en deux étapes (fusion du solide en liquide, puis vaporisation du liquide en gaz).

The enthalpy change for the direct path is the enthalpy of sublimation, [latex]\Delta H_{\text{sub}}[/latex]. The enthalpy change for the two-step path is the sum of the enthalpy of fusion ([latex]\Delta H_{\text{fus}}[/latex], for the solid-to-liquid transition) and the enthalpy of vaporization ([latex]\Delta H_{\text{vap}}[/latex], for the liquid-to-gas transition). Since the initial and final states are identical for both pathways, Hess’s Law dictates that their total enthalpy changes must be equal. This principle is incredibly useful because it allows for the calculation of an unknown enthalpy change from known values. For instance, if the enthalpies of fusion and vaporization are experimentally easier to measure than the enthalpy of sublimation, the latter can be calculated accurately. This data is crucial for chemical engineers and physicists in designing processes and modeling physical phenomena where sublimation is a key factor, such as in material deposition, cryogénie, et astrophysique.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Thermodynamique

Taper

Loi physique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Travaux d'Antoine Lavoisier et de Pierre-Simon Laplace sur la calorimétrie et les changements de chaleur dans les réactions chimiques
  • le développement du concept d'enthalpie (contenu thermique)
  • le première loi de thermodynamique (la conservation de l'énergie)

Applications

  • calcul des besoins énergétiques pour les procédés de lyophilisation industrielle
  • modélisation de l'ablation des boucliers thermiques sur les engins spatiaux lors de la rentrée atmosphérique
  • prédire le comportement des comètes à mesure qu'elles s'approchent du soleil
  • designing chemical purification apparatus based on sublimation
  • thermodynamique développement de bases de données pour la science des matériaux

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • développer de nouveaux réfrigérants qui utilisent le cycle de sublimation-dépôt pour un refroidissement à haute efficacité
  • création de tampons de température autorégulants pour les cargaisons sensibles en utilisant des matériaux avec une enthalpie de sublimation spécifique
  • designing atmospheric capture du carbone systems that freeze co2 and then sublime it for collection
  • formulation de matériaux énergétiques pour la propulsion des fusées qui se subliment avant la combustion pour un meilleur mélange
  • engineering phase-change materials for stockage d'énergie thermique that utilize the solid-gas transition
  • fabrication d'emballages biodégradables qui se désintègrent par sublimation contrôlée
  • développer des extincteurs avancés qui se subliment en un gaz inerte, étouffant les flammes sans laisser de résidus
  • création de neige artificielle pour les pistes de ski intérieures avec des taux de sublimation adaptés pour une meilleure texture
  • concevoir des drones sublimateurs pour la surveillance secrète qui ne laissent aucune trace physique après leur mission
  • outils de cryoablation médicale qui utilisent la sublimation pour une élimination précise des tissus
Voir aussi : enthalpie de sublimation, loi de Hess, thermochimie, transition de phase, enthalpie de fusion, enthalpie de vaporisation, fonction d'état, thermodynamique, chaleur de sublimation, énergie.

Contexte historique

Enthalpie de sublimation

1841
1845
1850
1850
1850
1850
1850
1839-01-01
1842
1847
1850
1850
1850
1850
1850

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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