Calculateur de chaleur spécifique
Calculez l'énergie thermique nécessaire pour changer la température d'une substance avec Q = m·c·ΔT. Résolvez pour n'importe quelle variable, choisissez parmi 19 matériaux prédéfinis, changez les unités de masse et d'énergie, et saisissez ΔT directement ou à partir d'une température initiale et finale.
Calculateur de chaleur spécifique
Choisissez une variable à résoudre, puis saisissez les trois autres. Tout se met à jour en direct.
Résultat
À propos du calculateur de chaleur spécifique
La capacité thermique massique (c) est la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un kilogramme d'une substance d'un kelvin (ou d'un degré Celsius). C'est ce qui rend l'eau si efficace pour stocker la chaleur : la chaleur spécifique de l'eau, de 4186 J/(kg·K), est bien plus élevée que celle de métaux comme le cuivre (385) ou le fer (449), ce qui explique qu'une poêle métallique chauffe en quelques secondes alors que l'eau qu'elle contient met des minutes. La chaleur nécessaire à une variation de température sans changement d'état est donnée par Q = m·c·ΔT, où Q est l'énergie thermique en joules, m la masse, c la chaleur spécifique et ΔT la variation de température. Ce calculateur résout l'équation dans tous les sens — donnez-lui trois des quatre grandeurs et il trouve la quatrième — et comprend 19 matériaux prédéfinis précis, la masse en grammes ou kilogrammes, l'énergie en joules, kilojoules ou calories, et un mode plage de température qui calcule ΔT à partir d'une température initiale et finale. C'est la relation centrale de la calorimétrie, la mesure expérimentale de la chaleur utilisée en chimie, cuisine, chauffage et refroidissement, et ingénierie.
Comment utiliser ce calculateur
- 1 Choisissez ce qu'il faut résoudre : énergie thermique Q, masse m, chaleur spécifique c ou variation de température ΔT.
- 2 Saisissez les trois autres valeurs. Choisissez un matériau prédéfini pour remplir c automatiquement, changez les unités de masse (g/kg) et d'énergie (J/kJ/cal) au besoin, et activez « Utiliser T₁ → T₂ » pour calculer ΔT à partir d'une température de départ et d'arrivée.
- 3 Lisez la réponse avec la formule au-dessus, la variable résolue mise en évidence et la chaleur affichée en J, kJ et cal.
Comment fonctionne Q = mcΔT
Lorsque vous ajoutez de la chaleur à une substance sans la faire fondre, bouillir ou changer d'état d'une autre manière, toute l'énergie sert à élever sa température. La quantité est : Q = m·c·ΔT où Q est la chaleur (joules), m la masse (kg), c la capacité thermique massique (J/(kg·K)) et ΔT la variation de température. Comme une variation de 1 K a la même amplitude qu'une variation de 1 °C, ΔT en kelvins est égal à ΔT en degrés Celsius — seule la variation compte, pas la température de départ. Réarranger la formule permet de résoudre pour n'importe quelle grandeur : • Chaleur : Q = m·c·ΔT • Masse : m = Q / (c·ΔT) • Chaleur spécifique : c = Q / (m·ΔT) • Variation de température : ΔT = Q / (m·c) Par exemple, chauffer 1 kg d'eau (c = 4186) de 10 K demande Q = 1 × 4186 × 10 = 41 860 J = 41,86 kJ. La chaleur qui s'évacue lorsqu'une substance refroidit suit la même équation avec un ΔT négatif. C'est exactement le principe utilisé en calorimétrie, où la chaleur gagnée par un corps égale la chaleur perdue par un autre.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que la chaleur spécifique ?
La chaleur spécifique (ou capacité thermique massique) est la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un kilogramme d'une substance d'un kelvin — soit un degré Celsius. Elle se mesure en J/(kg·K). Une chaleur spécifique élevée signifie que la substance résiste au changement de température et stocke beaucoup de chaleur : la valeur de l'eau, 4186 J/(kg·K), est l'une des plus élevées de toutes les substances courantes, alors que les métaux sont bien plus bas (le cuivre 385, le plomb seulement 128), ce qui explique que les métaux chauffent et refroidissent rapidement.
Combien d'énergie faut-il pour chauffer de l'eau ?
Utilisez Q = m·c·ΔT avec c = 4186 J/(kg·K) pour l'eau. Pour chauffer 1 kg d'eau de 10 °C, il faut Q = 1 × 4186 × 10 = 41 860 J ≈ 41,86 kJ (environ 10 kcal). La chauffer de 20 °C à 100 °C (ΔT = 80 °C) demande 1 × 4186 × 80 = 334 880 J ≈ 335 kJ. La grande chaleur spécifique de l'eau explique pourquoi faire bouillir une bouilloire prend un temps et une énergie notables.
Que signifie Q = mcΔT ?
Cela signifie que la chaleur Q nécessaire pour changer la température d'une substance est égale à sa masse m multipliée par sa chaleur spécifique c et par la variation de température ΔT. Plus de masse, une chaleur spécifique plus élevée ou une variation de température plus grande exigent toutes plus d'énergie. L'équation ne s'applique que lorsqu'il n'y a pas de changement de phase (ni fusion ni ébullition) ; pendant un changement de phase, la température reste constante et c'est une autre grandeur, la chaleur latente, qui s'applique.
Quelle est la chaleur spécifique de l'eau ?
La chaleur spécifique de l'eau liquide est de 4186 J/(kg·K), soit de façon équivalente 4,186 J/(g·°C) — presque exactement 1 calorie par gramme par degré Celsius, ce qui correspond à la définition originale de la calorie. La glace a une chaleur spécifique plus faible (environ 2090 J/(kg·K)) et la vapeur d'eau encore plus faible (environ 2010 J/(kg·K)), car les molécules stockent l'énergie différemment dans chaque état.
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