Matériaux à changement de phase

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Le terme Matériau à Changement de Phase - ou MCP - désigne, de manière générale, tout matériau capable de changer d'état physique. Cependant, seuls certains MCP sont intérressants et utilisables dans les domaines d'application actuels (isolation thermique, panneaux solaires thermiques sous vide,...).

Par la suite, nous n'évoquerons que les MCP dont les domaines d'utilisation concernent les phases liquides/solides.

Principe du changement de phase : Chaleur Sensible et Chaleur Latente

Tout matériau, solide ou liquide (ou gazeux) possède une capacité à stocker ou céder de l'énergie sous forme de chaleur. On distingue 2 types de transfert de chaleur (ou transfert thermique):

• Le transfert thermique par l'utilisation de la Chaleur Sensible (CS) : dans ce cas, le matériau en question peut céder ou stoker de l'énergie en voyant varier sa propre température, sans pour autant changer d'état. La grandeur utilisée pour quantifier la CL échangée par un matériau est la Chaleur Massique notée C_p et exprimée en J/(kg.K).

Exemple : C_{p eau} = 4186 J/(kg.K) signifie qu'il faut 4186 Joules pour élever 1 kg d'eau de 1°C (valable aux températures proches de 20°C)

• Le transfert thermique par l'utilisation de la Chaleur Latente (CL) : dans ce cas, le matériau peut stocker 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 : L_{f eau liquide} = 330.10³ J/kg signifie que la fusion, c'est-à-dire la fonte, de 1 kg de glace à la température (constante) de 0°C dégagera 330000 Joules soit 330 kJ.