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Concept
Matériau à changement de phase (thermique)
Résumé
On appelle matériau à changement de phase, ou MCP, tout matériau capable de changer d'état physique dans une plage de température restreinte. Cette plage est située entre et environ. Dans cet intervalle de température, le changement de phase prépondérant reste la fusion/solidification. Ces températures sont accessibles naturellement et sont omniprésentes dans la vie quotidienne (température d'ambiance d'une maison, température d'un corps humain, de l'eau chaude sanitaire).
Cet article n'aborde que les MCP dont le changement d'état se situe entre les phases liquides et solides.
Tout matériau, solide, liquide ou gazeux possède une capacité à absorber, stocker ou céder de l'énergie sous forme de chaleur. On distingue deux types de transfert de chaleur (ou transfert thermique) :
le transfert thermique par chaleur sensible (CS) : dans ce cas, le matériau en question peut absorber ou céder de l'énergie en voyant varier sa propre température, sans pour autant changer d'état. La grandeur utilisée pour quantifier la CS échangée par un matériau est la chaleur massique, notée C et exprimée en . Exemple : signifie qu'il faut pour élever d'eau de (valable aux températures proches de ) ;
le transfert thermique par chaleur latente (CL) : dans ce cas, le matériau peut absorber ou céder de l'énergie par simple changement d'état, tout en conservant une température constante, celle du changement d'état. La grandeur utilisée pour quantifier la CL échangée par un matériau est la chaleur latente de changement de phase notée L (f pour fusion) pour un changement de phase liquide/solide, et L (v pour vaporisation) pour un changement de phase liquide/vapeur. Celle-ci est exprimée en J/kg. Exemple : signifie que la fusion, c'est-à-dire la fonte, de de glace à la température (constante) de nécessitera une énergie de soit .
Il est important de noter que les quantités d'énergie mises en jeu dans le processus de changement de phase sont bien plus importantes que celles qui interviennent lors de transferts sensibles (dans la mesure où l'on travaille sur des intervalles restreints de températures).
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