Enthalpie de fusion / Fusion
Aussi : Chaleur de fusion, Enthalpie de fusion molaire, Chaleur latente de fusion
L'enthalpie de fusion est la quantité d'énergie qu'une substance doit absorber pour passer de l'état solide à l'état liquide au point de fusion, sans que sa température ne varie.
L'enthalpie de fusion (également appelée chaleur de fusion ou chaleur latente de fusion) désigne l'énergie qu'il faut fournir à une substance pour la faire passer intégralement de l'état solide à l'état liquide, à pression et température constantes — c'est-à-dire au point de fusion. Cette énergie ne modifie pas la température : elle brise les liaisons du réseau cristallin du solide. Le processus est endothermique ; lors de la solidification, la même énergie est restituée sous forme d'enthalpie de cristallisation.
Bases physiques
Lorsqu'on chauffe un métal, sa température augmente d'abord de façon linéaire. Au point de fusion, elle reste constante malgré l'apport de chaleur supplémentaire, jusqu'à ce que la substance soit entièrement fondue — la température du liquide ne remonte qu'ensuite. L'énergie fournie est consacrée au franchissement des forces de liaison intermoléculaires.
L'enthalpie de fusion spécifique $\Delta H_\text{fus}$ se calcule selon :
Q = m · ΔH_fus
où Q est la quantité de chaleur nécessaire (en J), m la masse (en kg) et ΔH_fus l'enthalpie de fusion spécifique (en kJ/kg) du matériau concerné.
Enthalpies de fusion des principaux métaux précieux comparées
| Métal | Point de fusion | Enthalpie de fusion (kJ/mol) | Enthalpie de fusion (kJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Or | 1 064 °C | 12,55 | 63,7 |
| Argent | 961 °C | 11,28 | 104,6 |
| Platine | 1 768 °C | 22,17 | 113,6 |
| Palladium | 1 555 °C | 16,74 | 157,3 |
| Cuivre | 1 085 °C | 13,05 | 205,4 |
Le platine et le palladium présentent des enthalpies de fusion nettement plus élevées que l'or, tant par mole que par kilogramme, ce qui explique le surcroît d'énergie requis lors de leur traitement en affinerie.
Importance pour la transformation des métaux précieux et la valeur de fusion
Pour le rachat, le recyclage et l'affinage de l'or de récupération, de l'or de casse ou de l'or dentaire, l'enthalpie de fusion joue un rôle concret : la valeur de fusion d'un objet désigne la pure valeur matière rapportée au prix de l'or ou au prix de l'argent actuels — indépendamment de la forme ou du frappé. Les affineries et les opérateurs de recyclage doivent calculer l'apport thermique nécessaire à la fusion, qui dépend directement de l'enthalpie de fusion du mélange d'alliage traité.
Le titre d'un alliage influe également sur son enthalpie de fusion effective : des alliages comme l'or 585 (14 carats) fondent dans une plage de température (du solidus au liquidus), et non en un point unique comme le métal pur or fin (999).
À retenir
L'enthalpie de fusion est une grandeur clé de la physique des métaux précieux : elle détermine les besoins en énergie lors de la fusion, explique le palier de la courbe de chauffe et constitue la base du calculateur de valeur de fusion. Une enthalpie de fusion plus élevée signifie une consommation d'énergie plus importante par kilogramme — avec un impact direct sur les coûts de traitement en affinerie et lors du recyclage.