Calculateur de chaleur massique

Qu’est-ce que la chaleur massique ?

La capacité thermique massique est une propriété d’une substance qui indique la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température d’un kilogramme de cette substance d’un kelvin (ou, de façon équivalente, d’un degré Celsius). L’eau, par exemple, possède une chaleur massique élevée d’environ 4186 J/(kg·K), ce qui explique pourquoi elle se réchauffe et se refroidit lentement par rapport aux métaux.

Ce calculateur utilise l’équation fondamentale de la chaleur $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$ et permet de déterminer l’une quelconque des quatre grandeurs : l’énergie thermique $Q$, la masse $m$, la capacité thermique massique $c$ ou la variation de température $\Delta T$.

Comment fonctionne le calculateur ?

Choisissez ce que vous souhaitez déterminer dans le menu « Calculer », puis saisissez les trois valeurs connues. Le calculateur travaille en interne entièrement en unités du SI : énergie en joules (J), masse en kilogrammes (kg), chaleur massique en J/(kg·K) et variation de température en kelvin (K). Une variation de 1 K a exactement la même amplitude qu’une variation de 1 °C, de sorte que $\Delta T$ peut être saisie comme une différence de température en kelvin ou en degrés Celsius.

Lors de la résolution pour la masse, la chaleur massique ou la variation de température, le calculateur divise par les autres grandeurs ; il ne renvoie donc aucun résultat si un diviseur est nul.

Formule

L’énergie thermique nécessaire pour modifier la température d’une substance est :

Où :

• $Q$ est l’énergie thermique ajoutée ou retirée, en joules (J),
• $m$ est la masse de la substance, en kilogrammes (kg),
• $c$ est la chaleur massique, en J/(kg·K),
• $\Delta T$ est la variation de température, en kelvin (K).

En réarrangeant, on peut déterminer n’importe quelle inconnue :

Exemples résolus

Exemple 1 : Chauffer de l’eau

Chauffez 2 kg d’eau ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) de 10 K. L’énergie thermique requise est :

Il faut donc 83720 joules.

Exemple 2 : Résoudre pour la masse

Supposons que 83720 J de chaleur aient élevé la température d’une certaine quantité d’eau ($c = 4186 \, \text{J/(kg·K)}$) de 10 K. La masse est :

L’échantillon avait une masse de 2 kg, ce qui confirme le premier exemple.

Notes pratiques

• Les valeurs de chaleur massique varient avec la température et l’état physique ; les valeurs publiées sont généralement données près de la température ambiante.
• La formule suppose l’absence de changement d’état (ni fusion ni ébullition). Le franchissement d’une frontière de phase nécessite une chaleur latente, que ce calculateur ne prend pas en compte.
• Un $\Delta T$ négatif (refroidissement) donne un $Q$ négatif, ce qui signifie que de la chaleur est retirée de la substance.

Si vous étudiez les gaz, notre calculateur de masse volumique de l’air et le calculateur de la loi de Boyle peuvent aussi vous être utiles.