Français

Capacité thermique massique

CollègePhysiqueChauffage sensible avec une capacité thermique constante, un transfert d’énergie parfait et aucun changement de phase

Débloquez ce laboratoire avec un pass

Un pass donne accès à toutes les simulations du site, y compris au mode Présentation pour les cours. Les ressources pédagogiques ci-dessous restent gratuites pour tout le monde.

Voir les passJ’ai déjà un pass

Paiement unique, sans abonnement.

À propos de cette expérience

Des apports d’énergie égaux ne produisent pas des élévations de température égales. Comparez un échantillon semblable à de l’eau avec un matériau ayant une capacité thermique plus faible pour voir comment la masse et la capacité thermique massique influent sur le chauffage. Le thermomètre est un indicateur schématique ; la valeur affichée reste le résultat quantitatif.

Objectifs pédagogiques

  • Étudiez l’effet de l’énergie fournie sur la température tout en contrôlant les autres variables.
  • Utilisez le graphique et les valeurs numériques pour vérifier une prédiction.
  • Expliquez les hypothèses physiques et les limites d’application de ce modèle.

Comment l’utiliser

  1. 1Utilisez 0,5 kg et 4200 J/(kg·K). Fournissez 21 kJ et vérifiez que l’élévation de température est de 10 K.
  2. 2Enregistrez la courbe, puis utilisez 2100 J/(kg·K). Comparez les élévations de température pour la même énergie.
  3. 3Doublez la masse en gardant constantes la capacité thermique massique et l’énergie fournie. Prévoyez la nouvelle élévation de température.
  4. 4Modifiez la température initiale. Est-ce la pente qui change ou seulement l’ordonnée à l’origine ?

Le modèle

Énergie nécessaire au chauffage sensible
Température après le transfert d’énergie

Hypothèses

  • La capacité thermique massique est constante, toute l’énergie fournie est transmise à l’échantillon et il n’y a aucune perte de chaleur.
  • Ce modèle ne couvre que le chauffage sensible. Les températures élevées prévues ne tiennent compte ni de l’ébullition, ni de la fusion, ni des propriétés dépendant de la température.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi une élévation de 1 K est-elle égale à une élévation de 1 °C ?
  2. Q2Quelle quantité d’énergie faut-il pour élever de 15 K la température de 2 kg d’un matériau de c = 900 J/(kg·K) ?

Foire aux questions

L’échantillon bout-il à 100 °C ?

Les changements d’état ne sont pas modélisés. Pour de l’eau proche de l’ébullition, utilisez plutôt l’expérience sur les changements d’état ; ce modèle est une extrapolation à capacité thermique constante.

Quelle est la différence entre la capacité thermique et la capacité thermique massique ?

La capacité thermique concerne l’échantillon entier et s’exprime en J/K. La capacité thermique massique est rapportée au kilogramme et s’exprime en J/(kg·K).