« Introduction à la thermodynamique/Chaleur » : différence entre les versions

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== Chaleur massique ==
 
''Question'' : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1 {{Abbr|°C|degré Celcius}} 1 kg de matière ?
 
{{clr}}
{{Propriété
| contenu =
La '''chaleur massique''' est la quantité de chaleur ou d'énergie qu'il faut fournir à un corps pour élever une masse de 1 kg de 1 {{Abbr|°C|degré Celcius}}.
 
''Unité'' : '''J/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}}''' (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 :
}}
 
''Remarque'' : pour l'eau, entre 0 {{Abbr|°C|degré Celcius}} et 100 {{Abbr|°C|degré Celcius}}, on considèrera qu'il faut 4,18 kJ/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}} (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 <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math>).
=== Exercices Résolus ===
 
'''1.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 180&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 240&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} ?
 
{{Solution
| contenu =
* On cherche grâce à l'abaque Cp=f(T), la valeur du Cp à 180&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} et la valeur du Cp à 240&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} (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) :
 
<math>\overline {Cp} = \frac {Cp_{180} + Cp_{240}}{2} = \frac {4,39 + 4,76}{2} = \frac {9,15}{2} = 4,575\,kJ/kg.^\circ C</math>}}
 
'''2.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 30&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 180&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} ?
 
{{Solution
| contenu =
* Dans ce cas, il faut décomposer le calcul en deux parties :
:* le <math>\overline {Cp_1}</math> de 30&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 100&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}}, qui est de 4,18 kJ/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}}
:* le <math>\overline {Cp_2}</math> de 100&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 180&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}}, qui est de 4,285 kJ/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}} :
<math>\overline {Cp_2} = \frac {Cp_{100} + Cp_{180}}{2} = \frac {4,18 + 4,39}{2} = \frac {8,57}{2} = 4,285\,kJ/kg.^\circ C</math>}}
 
{{Définition
| contenu =
La '''quantité de chaleur''' est la chaleur nécessaire pour porter la température d'un corps de la température t1 à t2 (en {{Abbr|°C|degré Celcius}}).
 
L'unité est le '''joule''' et est notée : '''Q'''
 
* '''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&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 30&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} que de 0&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 300&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}}.
 
* '''La chaleur massique de ce corps''' :
* <math>\textstyle Q</math> : J
* <math>\textstyle m</math> : kg
* <math>\textstyle C_p</math> : J/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}}
* <math>\textstyle \Delta t</math> : {{Abbr|°C|degré Celcius}} ( <math>\textstyle = t_{finale} - t_{initiale}</math> )}}
 
 
=== Exercices résolus ===
 
'''1.''' Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de 5 kg d'eau de 20&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} à 100&nbsp;{{Abbr|°C|degré Celcius}} ?
 
{{Solution
On cherche nos 3 paramètres servant à l'équation :
* La masse : 5 (kg)
* Le delta de température : 100 - 20 = 80 ({{Abbr|°C|degré Celcius}})
* La chaleur massique : 4,18 kJ/kg.{{Abbr|°C|degré Celcius}} (Voir remarque du [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|paragraphe sur la chaleur massique]])
On applique la formule :
<math>Q = m \times C_p \times \Delta t = 5 \times 4,18 \times 80 = 1\,672\,kJ</math>
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