« Introduction à la thermodynamique/Chaleur » : différence entre les versions
modif |
(Aucune différence)
|
Version du 21 octobre 2007 à 23:02
Chaleur massique
Question : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1°C 1kg de matière ?
Non, c'est justement ce que l'on appelle la Chaleur Massique (ou spécifique) du corps (notée Cp)
La chaleur massique est la quantité de chaleur ou d'énergie qu'il faut fournir à un corps pour élever une masse de 1kg de 1°C.
Unité : J/kg.°C (Joule / kilogramme . degrés Celsius) et elle est notée Cp
À noter que pour un même corps, la valeur de la chaleur massique change avec la température :
- Voici la courbe représentative de la chaleur massique de l'eau : Cp=f(T) :
Remarque : pour l'eau , entre 0 et 100°C, on considèrera qu'il faut 4,18 kJ/kg.°C (quasiment constant)
Au delà, il faudra faire la moyenne entre la valeur du Cp à la température initiale et la valeur du Cp à la température finale (le Cp moyen est notée ).
Exercices Résolus
1. Quel est le lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 180°C à 240°C ?
- On cherche grâce à l'abaque Cp=f(T), la valeur du Cp à 180°C et la valeur du Cp à 240°C (il est conseillé de travailler avec les kJ (kiloJoules) pour éviter d'encombrer les formules. On veillera donc à utiliser le kJ pour l'unité du résultat) :
- kJ/kg.°C
2. Quel est le lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 30°C à 180°C ?
- Dans ce cas, il faut décomposer le calcul en deux parties :
- le de 30°C à 100°C, qui est de 4,18 kJ/kg.°C
- le de 100°C à 180°C, qui est de 4,285 kJ/kg.°C :
- kJ/kg.°C
Quantité de chaleur
La quantité de chaleur est la chaleur nécessaire pour porter la température d'un corps de la température t1 à t2 (en °C).
L'unité est le Joule et est notée : Q
Remarque : La chaleur étant une forme d'énergie, on parlera aussi d'énergie (E).
Question : D'après vous, si l'on veut calculer la quantité d'énergie fournie pour élever le température d'un corps, de quels paramètres a t-on besoin ?
Si vous avez suivi bien suivi le cours, et surtout le premier paragraphe sur la chaleur massique, vous devez facilement retrouver ces paramètres :
- La masse du corps :
- Prenez par exemple une casserole d'eau et une marmite d'eau. Chauffez, et vous verez que l'eau de la casserole sera chaude bien avant la marmite.
- La température initiale et la température finale :
- Je ne vous apprends pas qu'il ne faut pas la même quantité d'énergie pour élever de l'eau de 25 à 30°C que de 0 à 300°C.
- La chaleur massique de ce corps :
- Vu dans le paragraphe précédent
Exercices Résolus
1. Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de 5kg d'eau de 20°C à 100°C ?
On cherche nos 3 paramètres servant à l'équation :
- La masse : 5 (kg)
- Le delta de température : (°C)
- La chaleur massique : 4,18 kJ/kg.°C (Voir remarque du paragraphe sur la chaleur massique)
On applique la formule :
- kJ
Remarque : Attention aux unités (si la chaleur massique est en kJ, le résultat sera en kJ)