La chaleur et la température Les échanges de chaleur

Chaleur et température Unité de la chaleur ? La chaleur (Q) est une forme d’énergie, on l’exprime en Joules (unité du système international), en calories (1cal = 4,18 Joules) ou encore en kwh (1kwh = 1000.3600 Joules). James Prescott JOULE (1818-1889) (GB) La température (t,T ou ) est une variable de la chaleur, elle s’exprime en °C (degrés Celsius) ou en K (Kelvin) : Remarque : t(°C) = T(K) - 273,15. Le « zéro Kevin » est aussi appelé « zéro absolu ».  Une différence de température sera la même qu’elle soit exprimée en K ou en °C. Anders CELSIUS (1701-1744) (Suède)

La chaleur et la température La chaleur est une forme d’énergie perceptible par la température qu’elle confère à un corps. La température est une mesure qui correspond à l’amplitude de l’agitation des particules d’un corps. La température est une mesure de l’énergie cinétique. La propagation de la chaleur peut se faire par conduction, convection ou par rayonnement. https://www.youtube.com/watch?v=X82zVeA4aeQ

Chaleur et température La chaleur est un transfert d’énergie thermique. Le calcul de la chaleur absorbée ou dégagée par une substance s’effectue à l’aide de la formule mathématique suivante : Q = mc∆T. Q: la chaleur dégagée ou absorbée en J m: la masse en g C: capacité thermique massique en J/g °C T: la variation de température en °C https://www.youtube.com/watch?v=X82zVeA4aeQ

La capacité thermique massique La capacité thermique massique (c) correspond à la quantité d’énergie thermique qu’il faut fournir à un gramme d’une substance pour augmenter sa température d’un degré Celsius.

Chaleur et température On chauffe donc la température augmente Il faut 4185 Joules (1000 calories) pour échauffer 1 Kg d’eau d’un degré Celsius. Il faut 880 Joules (210 calories) pour échauffer 1 Kg de béton de 1°C. Il faut 540 Joules (130 calories) pour échauffer 1 Kg de fonte d’un degré Celsius. Ces valeurs sont les chaleurs massiques des corps ou capacités thermiques massiques. On la note C, elle s'exprime en J/kg/K. La masse ainsi chauffée constitue une capacité thermique ; c’est un réservoir d’énergie.

Variation de température ∆T = Tf – Ti Lorsqu’une substance absorbe de l’énergie du milieu environnant, sa température augmente. La variation de température et la chaleur sont alors positives Lorsqu’une substance dégage de l’énergie dans le milieu environnant, sa température diminue. La variation de température et la chaleur sont alors négatives.

Calcul de la chaleur absorbée ou dégagée Q = m c ∆T Q : Chaleur transférée (J) m : Masse de la substance (g) c : Capacité thermique massique (J / g oC) p.75 dans le manuel ∆T : Variation de la température (oC)

Exemple Compare la quantité de chaleur impliquée dans les situations suivantes: Un bécher contenant 100 g d’eau passe de 20 oC à 44 oC. Un bécher contenant 100 g d’éthylène glycol passe de 20 oC à 44 oC.

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Q = 10 056 J Éthylène glycol m = 100 g c = 2,20 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 2,20 J x 24 oC g oC Q = 5 280 J

Si la variation de température est négative  la substance a perdu de l’énergie thermique (dégagement de chaleur) Si la variation de température est positive  la substance a gagné de l’énergie thermique (absorption de chaleur)