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== Chaleur massique ==
== Chaleur massique ==


''Question'' : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de {{Unité|1|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} {{Unité|1|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} de matière ?
''Question'' : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de {{Unité|1|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} {{Unité|1|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} de matière ?


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{{Propriété
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| contenu =
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La '''chaleur massique''' est la quantité de chaleur ou d'énergie qu'il faut fournir à un corps pour élever une masse de {{Unité|1|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} de {{Unité|1|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}}.
La '''chaleur massique''' est la quantité de chaleur ou d'énergie qu'il faut fournir à un corps pour élever une masse de {{Unité|1|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} de {{Unité|1|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}.


''Unité'' : '''J/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}}''' (joule / kilogramme . degrés Celsius) et elle est notée '''Cp'''
''Unité'' : '''J/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}}''' (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 :
À noter que pour un même corps, la valeur de la chaleur massique change avec la température :
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''Remarque'' : pour l'eau, entre {{Unité|0|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} et {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}}, on considèrera qu'il faut 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}} (quasiment constant)
''Remarque'' : pour l'eau, entre {{Unité|0|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} et {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}, on considèrera qu'il faut 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}} (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>).
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>).
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=== Exercices Résolus ===
=== Exercices Résolus ===


'''1.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|240|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} ?
'''1.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|240|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} ?


{{Solution
{{Solution
| contenu =
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* On cherche grâce à l'abaque Cp=f(T), la valeur du Cp à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} et la valeur du Cp à {{Unité|240|{{Abréviation|°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) :
* On cherche grâce à l'abaque Cp=f(T), la valeur du Cp à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} et la valeur du Cp à {{Unité|240|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} (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>}}
<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 {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} ?
'''2.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} ?


{{Solution
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| contenu =
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* Dans ce cas, il faut décomposer le calcul en deux parties :
* Dans ce cas, il faut décomposer le calcul en deux parties :
:* le <math>\overline {Cp_1}</math> de {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}}, qui est de 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}}
:* le <math>\overline {Cp_1}</math> de {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}, qui est de 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}}
:* le <math>\overline {Cp_2}</math> de {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}}, qui est de 4,285 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}} :
:* le <math>\overline {Cp_2}</math> de {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|180|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}, qui est de 4,285 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}} :
<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>}}
<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>}}


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{{Définition
{{Définition
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La '''quantité de chaleur''' est la chaleur nécessaire pour porter la température d'un corps de la température t1 à t2 (en {{Abréviation|°C|degré Celcius}}).
La '''quantité de chaleur''' est la chaleur nécessaire pour porter la température d'un corps de la température t1 à t2 (en {{Abréviation|°C|degré Celsius}}).


L'unité est le '''joule''' et est notée : '''Q'''
L'unité est le '''joule''' et est notée : '''Q'''
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* '''La température initiale''' et '''la température finale''' :
* '''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 {{Unité|25|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} que de {{Unité|0|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|300|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}}.
::Je ne vous apprends pas qu'il ne faut pas la même quantité d'énergie pour élever de l'eau de {{Unité|25|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|30|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} que de {{Unité|0|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|300|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}.


* '''La chaleur massique de ce corps''' :
* '''La chaleur massique de ce corps''' :
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* <math>\textstyle Q</math> : J
* <math>\textstyle Q</math> : J
* <math>\textstyle m</math> : kg
* <math>\textstyle m</math> : kg
* <math>\textstyle C_p</math> : J/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}}
* <math>\textstyle C_p</math> : J/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}}
* <math>\textstyle \Delta t</math> : {{Abréviation|°C|degré Celcius}} ( <math>\textstyle = t_{finale} - t_{initiale}</math> )}}
* <math>\textstyle \Delta t</math> : {{Abréviation|°C|degré Celsius}} ( <math>\textstyle = t_{finale} - t_{initiale}</math> )}}




=== Exercices résolus ===
=== Exercices résolus ===


'''1.''' Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de {{Unité|5|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} d'eau de {{Unité|20|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} à {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celcius}}}} ?
'''1.''' Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de {{Unité|5|{{Abréviation|kg|kilogramme}}}} d'eau de {{Unité|20|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} à {{Unité|100|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} ?


{{Solution
{{Solution
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On cherche nos 3 paramètres servant à l'équation :
On cherche nos 3 paramètres servant à l'équation :
* La masse : 5 (kg)
* La masse : 5 (kg)
* Le delta de température : 100 - 20 = 80 ({{Abréviation|°C|degré Celcius}})
* Le delta de température : 100 - 20 = 80 ({{Abréviation|°C|degré Celsius}})
* La chaleur massique : 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celcius}} (Voir remarque du [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|paragraphe sur la chaleur massique]])
* La chaleur massique : 4,18 kJ/kg.{{Abréviation|°C|degré Celsius}} (Voir remarque du [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|paragraphe sur la chaleur massique]])
On applique la formule :
On applique la formule :
<math>Q = m \times C_p \times \Delta t = 5 \times 4,18 \times 80 = 1\,672\,kJ</math>
<math>Q = m \times C_p \times \Delta t = 5 \times 4,18 \times 80 = 1\,672\,kJ</math>

Version du 12 septembre 2013 à 15:15

Début de la boite de navigation du chapitre
Chaleur
Icône de la faculté
Chapitre no 2
Leçon : Introduction à la thermodynamique
Chap. préc. :Différents changements d'états
Chap. suiv. :Vaporisation et condensation

Exercices :

Chaleur
fin de la boite de navigation du chapitre
En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Introduction à la thermodynamique : Chaleur
Introduction à la thermodynamique/Chaleur
 », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.

Chaleur massique

Question : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1 °Ckg de matière ?


Remarque : pour l'eau, entre 0 °C 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 ?

2. Quel est le lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 30 °C à 180 °C ?

Quantité de chaleur


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 ?



Exercices résolus

1. Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de 5 kg d'eau de 20 °C à 100 °C ?