Chaleur et calorimétrie

Cette séance de cours couvre le chemin historique vers la compréhension de la chaleur et son équivalence avec le travail mécanique, le concept de chaleur spécifique et des exemples simples d'exercices de calorimétrie. Il explore également la transition de la théorie calorique dépassée à la compréhension moderne de l'échange de chaleur au niveau microscopique, ainsi que les expériences de Joule au 19ème siècle qui ont démontré l'équivalence entre l'énergie et la chaleur. La séance de cours se penche sur la définition pratique d'une calorie, les expériences menées par Joule pour mesurer cette équivalence, et la relation entre la chaleur et l'augmentation de la température. La chaleur spécifique est introduite en tant que constante dépendante de la substance qui relie la quantité de chaleur transférée au changement de température, avec des exemples fournis pour différentes substances et phases. La séance de cours se termine par un problème de calorimétrie de base consistant à calculer la chaleur nécessaire pour élever la température d'une personne de 37 à 39 degrés Celsius.

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Concepts associés (35)

PHYS-106(h): General physics : thermodynamics

Le but du cours de Physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de pr

Température

La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).

Calorie

vignette|Machine à estimer les calories qu'une personne devrait consommer par jour, en Allemagne, en 1932. La calorie est une unité d'énergie tombée en désuétude. Elle est définie comme la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d’un gramme d'eau liquide de sous une pression d'une atmosphère et vaut environ . Elle n’appartient pas au Système international d'unités, qui lui a préféré le joule. Elle permet par exemple d'évaluer la puissance extraite d'une quantité d'eau en la rafraîchissant à l'aide d'une pompe à chaleur.

Capacité thermique

La capacité thermique (anciennement capacité calorifique) d'un corps est une grandeur qui mesure la chaleur qu'il faut lui transférer pour augmenter sa température d'un kelvin. Inversement, elle permet de quantifier la possibilité qu'a ce corps d'absorber ou de restituer de la chaleur au cours d'une transformation pendant laquelle sa température varie. Elle s'exprime en joules par kelvin (). C'est une grandeur extensive : plus la quantité de matière est importante, plus la capacité thermique est grande.

Work (thermodynamics)

Thermodynamic work is one of the principal processes by which a thermodynamic system can interact with its surroundings and exchange energy. This exchange results in externally measurable macroscopic forces on the system's surroundings, which can cause mechanical work, to lift a weight, for example, or cause changes in electromagnetic, or gravitational variables. The surroundings also can perform work on a thermodynamic system, which is measured by an opposite sign convention.

Capacité thermique massique

La capacité thermique massique (symbole usuel c), anciennement appelée chaleur massique ou chaleur spécifique, est la capacité thermique d'un matériau rapportée à sa masse. C'est une grandeur qui reflète la capacité d'un matériau à accumuler de l'énergie sous forme thermique, pour une masse donnée, quand sa température augmente. Une grande capacité thermique signifie qu'une grande quantité d'énergie peut être stockée, moyennant une augmentation relativement faible de la température.