Si des objets de températures différentes entrent en contact, la chaleur se déplace naturellement de l'objet le plus chaud vers l'objet le plus froid. Le transfert de chaleur cesse lorsque les deux objets atteignent l'équilibre thermique . On peut donc dire que le transfert de chaleur entraîne une variation de température entre les objets en contact. D'après cette brève explication, on conclut que la chaleur (Q) est liée à un objet et à la variation de température (ΔT) de cet objet. Chaque objet possède une masse (m) et sa nature est également différente.
La démonstration de la formule de la chaleur présentée dans cet article repose sur un raisonnement logique. Vous pouvez en vérifier la validité à partir de vos expériences quotidiennes ou en réalisant une expérience.
La relation entre la chaleur (Q) et la variation de température (delta T)
Deux récipients contiennent la même masse d'eau. On chauffe cette eau à l'aide de deux brûleurs différents. La flamme d'un brûleur est plus basse, celle de l'autre plus haute. Si les deux récipients sont chauffés pendant dix minutes, lequel sera le plus chaud ? Si vous avez déjà chauffé de l'eau, vous conviendrez que l'eau chauffée sur le brûleur à flamme plus haute est plus chaude (sa température finale est plus élevée, ou l'écart de température est plus important).
La flamme représente la quantité de chaleur (Q). Une petite flamme dégage peu de chaleur, une grande flamme en dégage davantage. Lorsque la chaleur est faible, la variation de température est faible. À l'inverse, lorsqu'elle est importante, la variation de température est importante. Plus la chaleur est grande, plus la variation de température est grande. On peut donc conclure que la quantité de chaleur (Q) est proportionnelle à la variation de température de l'objet.
Relation entre chaleur (Q) et masse de l'objet (m)
Deux récipients contiennent de l'eau en quantités différentes : l'un est plus rempli que l'autre. On chauffe l'eau à l'aide de deux plaques de cuisson dont la flamme est identique. Si les deux récipients chauffent pendant dix minutes, lequel sera le plus chaud ? Si vous avez déjà chauffé de l'eau, vous conviendrez que l'eau du récipient le moins rempli est plus chaude (sa température finale est plus élevée, ou la variation de température est plus importante). Pour que le récipient contenant le plus d'eau subisse la même variation de température que celui contenant le moins d'eau, la flamme qui le chauffe doit être plus grande.
La quantité d'eau représente sa masse (m). La taille de la flamme représente la quantité de chaleur. On peut en conclure que la quantité de chaleur (Q) est proportionnelle à la variation de température du corps. Plus la quantité d'eau est importante, plus il faut de chaleur pour élever sa température.
La relation entre la chaleur (Q) et le type d'objet ( c )
Si l'on chauffe simultanément une barre de fer et une barre de verre de même dimension avec la même flamme, laquelle chauffera le plus vite : le fer ou le verre ? Le fer, bien sûr. On peut en conclure que la chaleur nécessaire pour élever la température d'un objet est proportionnelle à sa nature.
Les trois comparaisons ci-dessus sont combinées en une équation :
Il s'agit de la formule ou de l'équation de la chaleur.
Informations : Q = chaleur (joules), m = masse de l'objet (kg), c = chaleur spécifique de l'objet (J/kg °C)o), delta T = variation de température (°C)o ou K)
1. Cinq kilogrammes de glace à une température de -22 ° C sont chauffés jusqu'à ce que toute la glace fonde à une température de 0 ° C. Si la chaleur latente de fusion de la glace est de 333 kJ/kg et sa chaleur spécifique de 2100 J/kg °C , alors la quantité de chaleur nécessaire est de…
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Discussion
C'est connu:
Masse de glace (m) = 5 kg
Température initiale (T) = -22 ° C
Chaleur latente de la glace (L) = 333 kJ/kg = 333 000 J/kg
Chaleur spécifique de la glace (c) = 2100 J/kg C o
Question : La quantité de chaleur requise (Q)
Jawab:
Procédé 1 : augmenter la température de la glace de -22 ° C à 0 ° C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231 000 joules
Étape 2 : faire fondre toute la glace dans l’eau
Q = m L = (5)(333 000) = 1 665 000 J
Chaleur totale = 231 000 J + 1 665 000 J = 1 896 000 J = 1 896 kJ
La bonne réponse est E.
Source de la question :
Questions de physique SBMPTN
