« Introduction à la thermodynamique/Chaleur » : différence entre les versions
typo |
m mise en page |
||
Ligne 1 : | Ligne 1 : | ||
{{Chapitre |
{{Chapitre |
||
⚫ | |||
|align=right |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
| leçon = [[Changements d'états]] |
|||
⚫ | |||
| |
| précédent = [[Changements d'états/Différents changements d'états|Les différents changements d'états]] |
||
| |
| suivant = [[Changements d'états/Vaporisation et condensation|Vaporisation et condensation]] |
||
⚫ | |||
|suivant=[[Changements d'états/Vaporisation et condensation|Vaporisation et condensation]] |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
}} |
}} |
||
Ligne 14 : | Ligne 13 : | ||
''Question'' : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1 °C 1 kg de matière ? |
''Question'' : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1 °C 1 kg de matière ? |
||
⚫ | |||
{{BDdebut|titre=Réponse}} |
|||
{{Solution|contenu= |
|||
Non, c'est justement ce que l'on appelle la '''Chaleur Massique''' (ou spécifique) du corps (notée '''Cp''') |
Non, c'est justement ce que l'on appelle la '''Chaleur Massique''' (ou spécifique) du corps (notée '''Cp''')}} |
||
⚫ | |||
Ligne 36 : | Ligne 33 : | ||
=== Exercices Résolus === |
=== Exercices Résolus === |
||
1. Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 180 °C à 240 °C ? |
'''1.''' Quel est le <math>\scriptstyle \overline {Cp}</math> lorsque l'on veut élever la température de l'eau de 180 °C à 240 °C ? |
||
{{BDdebut|titre=Solution question 1}} |
|||
{{Solution|contenu= |
|||
* 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) : |
* 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) : |
||
:<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>}} |
||
⚫ | |||
{{BDfin}} |
|||
⚫ | |||
{{BDdebut|titre=Solution question 2}} |
|||
{{Solution|contenu= |
|||
* 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 30 °C à 100 °C, qui est de 4,18 kJ/kg.°C |
:* le <math>\overline {Cp_1}</math> de 30 °C à 100 °C, qui est de 4,18 kJ/kg.°C |
||
:* le <math>\overline {Cp_2}</math> de 100 °C à 180 °C, qui est de 4,285 kJ/kg.°C : |
:* le <math>\overline {Cp_2}</math> de 100 °C à 180 °C, qui est de 4,285 kJ/kg.°C : |
||
::<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>}} |
||
{{BDfin}} |
|||
== Quantité de chaleur == |
== Quantité de chaleur == |
||
Ligne 70 : | Ligne 60 : | ||
''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 ? |
''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 ? |
||
{{Solution|contenu= |
|||
{{BDdebut|titre=Réponse}} |
|||
Si vous avez suivi bien suivi le cours, et surtout le premier paragraphe sur la [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|chaleur massique]], vous devez facilement retrouver ces paramètres : |
Si vous avez suivi bien suivi le cours, et surtout le premier paragraphe sur la [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|chaleur massique]], vous devez facilement retrouver ces paramètres : |
||
Ligne 81 : | Ligne 70 : | ||
* '''La chaleur massique de ce corps''' : |
* '''La chaleur massique de ce corps''' : |
||
::Vu dans le [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|paragraphe précédent]] |
::Vu dans le [[Changements d'états/Chaleur#Chaleur massique|paragraphe précédent]]}} |
||
{{BDfin}} |
|||
Ligne 97 : | Ligne 84 : | ||
=== Exercices résolus === |
=== Exercices résolus === |
||
1. Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de 5 kg d'eau de 20 °C à 100 °C ? |
'''1.''' Quelle quantité de chaleur faut-il pour élever la température de 5 kg d'eau de 20 °C à 100 °C ? |
||
{{Solution|contenu= |
|||
{{BDdebut|titre=Solution question 1}} |
|||
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) |
||
Ligne 106 : | Ligne 93 : | ||
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> |
||
''Remarque'' : attention aux unités (si la chaleur massique est en kJ, le résultat sera en kJ). |
''Remarque'' : attention aux unités (si la chaleur massique est en kJ, le résultat sera en kJ).}} |
||
{{BDfin}} |
|||
{{Bas de page |
{{Bas de page |
||
|idfaculté=physique |
| idfaculté = physique |
||
|leçon=[[Changements d'états]] |
| leçon = [[Changements d'états]] |
||
|précédent=[[Changements d'états/Différents changements d'états|Les différents changements d'états]] |
| précédent = [[Changements d'états/Différents changements d'états|Les différents changements d'états]] |
||
|suivant=[[Changements d'états/Vaporisation et condensation|Vaporisation et condensation]]}} |
| suivant = [[Changements d'états/Vaporisation et condensation|Vaporisation et condensation]] |
||
}} |
|||
[[Catégorie:Changements d'états]] |
[[Catégorie:Changements d'états]] |
Version du 8 mars 2009 à 12:46
Chaleur massique
Question : D'après vous, tous les corps ont-ils besoin de la même quantité d'énergie pour élever de 1 °C 1 kg 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 1 kg 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 °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 ?
- 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) :
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 :
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 verrez 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 °C à 30 °C que de 0 °C 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 5 kg 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 : 100 - 20 = 80 (°C)
- La chaleur massique : 4,18 kJ/kg.°C (Voir remarque du paragraphe sur la chaleur massique)
On applique la formule :
Remarque : attention aux unités (si la chaleur massique est en kJ, le résultat sera en kJ).