La capacité calorifique mesure la quantité d'énergie qui doit être ajoutée à un objet pour le rendre plus chaud d'un degré. La capacité calorifique d'un objet se trouve à l'aide d'une formule simple - en divisant la quantité d'énergie thermique fournie par le changement de température pour déterminer la quantité d'énergie requise par degré. Chaque matériau dans ce monde a une capacité calorifique différente. (Source: livre de physique standard de classe 10)
Formule: Capacité calorifique = (énergie calorifique donnée) / (augmentation de la température)
Étape
Méthode 1 sur 2: Calcul de la capacité calorifique d'un objet
Étape 1. Connaître la formule de la capacité calorifique
La capacité calorifique d'un objet peut être calculée en divisant la quantité d'énergie thermique fournie (E) par le changement de température (T). L'équation est: Capacité calorifique = E/T.
- Exemple: L'énergie nécessaire pour chauffer un bloc à 5 degrés Celsius est de 2000 joules -- quelle est la capacité calorifique du bloc ?
- Capacité calorifique = E/T
- Capacité calorifique = 2000 Joules / 5˚C
- Capacité calorifique = 400 Joules par degré Celsius (J/˚C)
Étape 2. Recherchez le changement de température
Par exemple, si je veux connaître la capacité calorifique d'un bloc, et que je sais qu'il faut 60 Joules pour élever la température du bloc de 8 degrés à 20 degrés, j'ai besoin de connaître la différence entre les deux températures pour obtenir la chaleur capacité. Puisque 20 - 8 = 12, la température du bloc change de 12 degrés. Par conséquent:
- Capacité calorifique = E/T
- Capacité calorifique du bloc = 60 Joules / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joules / 12˚C
- Capacité calorifique du bloc = 5 J/˚C
Étape 3. Ajoutez les bonnes unités à votre réponse pour lui donner un sens
Une capacité calorifique de 300 ne signifie rien si vous ne savez pas comment elle est mesurée. La capacité calorifique est mesurée par l'énergie requise par degré. Donc, si nous mesurons l'énergie en Joules et le changement de température en Celsius, la réponse finale serait combien de Joules sont nécessaires par degré Celsius. Par conséquent, nous présenterons notre réponse comme 300 J/˚C, ou 300 Joules par degré Celsius.
Si vous mesurez l'énergie thermique en calories et la température en Kelvin, votre réponse finale est 300 Cal/K
Étape 4. Sachez que cette équation fonctionne également pour les objets qui refroidissent
Lorsqu'un objet devient plus froid de deux degrés, il perd exactement la même quantité de chaleur qu'il en faudrait pour devenir plus chaud de 2 degrés. Ainsi, si vous demandez « Quelle est la capacité calorifique d'un objet s'il perd 50 joules d'énergie et que sa température baisse de 5 degrés Celsius », vous pouvez toujours utiliser cette équation:
- Capacité calorifique: 50 J/ 5˚C
- Capacité calorifique = 10 J/˚C
Méthode 2 sur 2: Utilisation de la chaleur spécifique de la matière
Étape 1. Sachez que la chaleur spécifique fait référence à l'énergie nécessaire pour élever d'un degré la température d'un gramme d'un objet
Lorsque vous recherchez la capacité calorifique d'une unité de matière (1 gramme, 1 once, 1 kilogramme, etc.), vous avez recherché la chaleur spécifique de cet objet. La chaleur spécifique indique la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température de chaque unité d'un objet d'un degré. Par exemple, pour augmenter la température de 1 gramme d'eau de 1 degré Celsius, il faut 0,417 Joule d'énergie. Ainsi, la chaleur spécifique de l'eau est de 0,417 J/˚C par gramme.
La chaleur spécifique d'un matériau est constante. Cela signifie que toute l'eau pure a la même chaleur spécifique, qui est de 0,417 J/˚C
Étape 2. Utilisez la formule de capacité calorifique pour trouver la chaleur spécifique d'un matériau
Trouver la chaleur spécifique est facile, c'est-à-dire diviser la réponse finale par la masse de l'objet. Les résultats montrent combien d'énergie est nécessaire pour chaque morceau d'objet, comme le nombre de joules nécessaires pour changer la température d'un seul gramme de glace.
- Exemple: « J'ai 100 grammes de glace. Pour augmenter la température de la glace de 2 degrés Celsius, il faut 406 joules -- quelle est la chaleur spécifique de la glace ?"'
- Capacité calorifique pour 100 g de glace = 406 J/ 2˚C
- Capacité calorifique pour 100 g de glace = 203 J/˚C
- Capacité calorifique pour 1 g de glace = 2,03 J/˚C par gramme
- Si vous êtes confus, pensez-y de cette façon - pour augmenter la température d'un degré pour chaque gramme de glace, il faut 2,03 joules. Donc, si nous avons 100 grammes de glace, nous avons besoin de 100 fois plus de Joules pour chauffer le tout.
Étape 3. Utilisez la chaleur spécifique pour trouver l'énergie nécessaire pour élever la température du matériau à n'importe quelle température
La chaleur spécifique de la matière indique la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'une unité de matière (généralement 1 gramme) d'un degré. Pour trouver la chaleur nécessaire pour élever la température de n'importe quel objet à n'importe quelle température, nous multiplions simplement toutes les parties. Énergie requise = masse x chaleur spécifique x changement de température. La réponse est toujours en unités d'énergie, comme les Joules.
- Exemple: « Si la chaleur spécifique de l'aluminium est de 0,902 Joules par gramme, combien de Joules sont nécessaires pour élever la température de 5 grammes d'aluminium de 2 degrés Celsius ?
- Énergie requise = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Énergie requise = 9,02 J
Étape 4. Connaître les chaleurs spécifiques des matériaux courants
Pour vous aider à vous entraîner, étudiez les chaleurs spécifiques courantes, que vous pouvez voir lors d'un examen ou apparaître dans la vraie vie. Que pouvez-vous apprendre de cela? Par exemple, notez que la chaleur spécifique du métal est beaucoup plus faible que celle du bois - c'est la raison pour laquelle les cuillères en métal chauffent plus rapidement que le bois si elles sont laissées dans une tasse de chocolat chaud. Une chaleur spécifique plus faible signifie qu'un objet chauffe plus rapidement.
- Eau: 4, 179 J/g˚C
- Air: 1,01 J/g˚C
- Bois: 1,76 J/g˚C
- Aluminium: 0,902 J/g˚C
- Or: 0,129 J/g˚C
- Fer: 0,450 J/g˚C
Des astuces
- L'unité internationale (SI) de capacité calorifique est le joules par Kelvin, pas seulement le joules
- Le changement de température est représenté par une unité de température delta au lieu d'une simple unité de température (disons: 30 Delta K au lieu de seulement 30K)
- L'énergie (chaleur) doit être en Joules (SI) [Recommandé]
