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Les transitions entre les phases solides, liquides et gazeuses d’un matériau impliquent de grandes quantités d’énergie. L'énergie requise pour la transition est appelée transfert de chaleur latente. Récemment, des chercheurs en énergie alternative ont cherché des moyens d'utiliser ce transfert de chaleur latent pour stocker de l'énergie jusqu'à ce que cela soit nécessaire. Par exemple, une étude du Department of Energy (DOE) examine si l’énergie solaire à concentration pourrait utiliser du sel fondu pour le stockage de l’énergie thermique.
Transfert de chaleur sensible
Lorsque deux substances de températures différentes sont mises en contact, la substance à la température la plus élevée transfère de la chaleur à la substance à la température la plus basse dans le cadre d'un processus appelé "transfert de chaleur sensible". Par exemple, lorsque le soleil se couche, l'air devient plus froid et plus froid que le sol. Le sol transfère une partie de sa chaleur à l'air, ce qui le refroidit et l'air se réchauffe.
Transfert de chaleur latente
Au moment où l’une des substances est prête à changer d’état ou de phases (solide à liquide, liquide à gaz, etc.), la chaleur est transférée d’une substance à l’autre sans que la température de la substance ne soit modifiée en conséquence. Ce processus consistant à dégager ou à absorber de la chaleur sans changer de température est appelé "transfert de chaleur latente".
Les types
La quantité de chaleur qui doit être ajoutée à un liquide pour le transformer en un gaz (c'est-à-dire de l'eau en vapeur) est appelée "chaleur latente de vaporisation", tandis que la quantité de chaleur qui doit être ajoutée à un solide pour le changer en un liquide (glace à eau) est la "chaleur latente de fusion". La quantité d'énergie qui doit être ajoutée pour changer la phase d'un gramme d'une substance est beaucoup plus grande que l'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme de la même substance d'un degré Celsius. L'énergie nécessaire pour élever un gramme un degré s'appelle la "chaleur spécifique" de la substance. L'eau a une chaleur spécifique de 1 calorie / gramme et une chaleur de fusion de 79,7 cal / gramme.
Considérations
L'énergie n'est pas perdue lors du transfert de chaleur latente. Par exemple, la fonte des glaces entraîne l'absorption de la chaleur latente. Lorsque l'eau gèle, la chaleur latente est libérée. De même, lorsque l'eau s'évapore, elle absorbe de l'énergie, mais lorsque l'eau se condense, elle est libérée.
Avantages
De nombreuses sources d'énergie alternatives sont limitées car elles ne peuvent pas fournir une production d'énergie constante. Les générateurs solaires ne produisent que lorsque le soleil brille et les éoliennes ne fonctionnent évidemment que lorsque le vent souffle. Cela a abouti à une recherche accrue sur des moyens peu coûteux et efficaces de stocker l'énergie jusqu'à ce qu'il soit nécessaire (par exemple, de stocker l'excès d'électricité solaire produite pendant une journée ensoleillée pour l'utiliser pendant la nuit).
Les systèmes de stockage d'énergie thermique à chaleur latente (LHTES) peuvent stocker et décharger de grandes quantités d'énergie lorsque les substances fondent et se solidifient. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer quels matériaux possèdent les bonnes caractéristiques qui permettraient à tout, des voitures aux usines, d’utiliser efficacement le transfert de chaleur latente.