Calculateur de calorimétrie
Q = m·c·(T₂ − T₁)
Trois calculs de calorimétrie : la chaleur pour chauffer ou refroidir une masse (Q = m·c·ΔT, avec le verdict reçu/cédé). L'énergie d'un changement d'état (Q = m·L), et la température d'équilibre quand on mélange deux corps. Chacun avec son calcul détaillé, ses conversions (kJ, Wh) et ses hypothèses affichées : système isolé, capacités constantes, pas de changement d'état pendant le mélange.
334700 J
- Calcul
- Q = m·c·ΔT = 1 × 4184 × 80 = 334700 J
- kJ / Wh
- soit 334,7 kJ, soit 92,98 Wh (1 Wh = 3 600 J exactement)
Q > 0 : le corps reçoit 334700 J, il faut lui fournir cette énergie pour le chauffer.
Dossier scientifique
Ce que l'outil calcule, ce qu'il suppose, où il cesse d'être valable et d'où viennent ses données.
Méthode & formulesQ = m·c·(T₂ − T₁)
Q = m·c·(T₂ − T₁)
Q = m·L
T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂)
La première formule est la définition de la capacité thermique massique : c joules pour élever 1 kg de 1 K. La température d'équilibre s'obtient en écrivant que la chaleur cédée par le corps chaud égale celle reçue par le corps froid (système isolé) : c'est une moyenne des températures pondérée par les capacités m·c. Comme ces formules sont linéaires en température, elles donnent le même résultat en °C et en K. À condition de ne pas mélanger les deux unités dans un même calcul.
- Convention de signe
- · Q > 0 : énergie reçue par le corps (il chauffe, ou il fond) ; Q < 0 : énergie cédée (il refroidit). Le signe sort du calcul via ΔT, il n’y a rien à décider à la main.
- Capacité thermique massique (c)
- · l'énergie nécessaire pour élever 1 kg du corps de 1 K, en J/(kg·K). La valeur usuelle de l'eau (≈ 4 184) vient de la calorie thermochimique, définie exactement égale à 4,184 J.
- Chaleur latente (L)
- · l'énergie du changement d'état par kilogramme, à température constante : le palier de fusion ou d'ébullition, où la chaleur fournie ne fait plus monter la température.
Domaine de validitéLe calcul suppose un système isolé, aucune perte vers le récipient ou l'air, ce qui n'est jamais exactement vrai dans un calorimètre réel, et des capacités constantes sur l'intervalle.
Le calcul suppose un système isolé, aucune perte vers le récipient ou l'air, ce qui n'est jamais exactement vrai dans un calorimètre réel, et des capacités constantes sur l'intervalle. Le mode mélange suppose qu'AUCUN changement d'état ne survient entre les deux températures : mélanger de la glace et de l'eau chaude demande d'ajouter le terme m·L à la main (mode changement d'état), l'outil ne le fait pas seul. Aucune valeur de c ou de L n'est imposée : vous saisissez celle de votre énoncé ou de votre table.
Piège classique : l’équilibre n’est pas la moyenne des températuresMélanger 1 kg d'eau à 80 °C avec 1 kg de cuivre à 20 °C ne donne pas 50 °C : l'eau (c ≈ 4 184) pèse onze fois plus que le cuivre (c ≈ 385) dans la moyenne, et l'équilibre s'établit vers 75 °C.
Mélanger 1 kg d'eau à 80 °C avec 1 kg de cuivre à 20 °C ne donne pas 50 °C : l'eau (c ≈ 4 184) pèse onze fois plus que le cuivre (c ≈ 385) dans la moyenne, et l'équilibre s'établit vers 75 °C. La température d'équilibre est une moyenne pondérée par les capacités m·c, pas par les masses. Elle n'est la moyenne simple que si les deux produits m·c sont égaux.