Calculateur de chaleur et de capacité thermique massique (Q = m c ΔT)

Chaleur et température

La chaleur est une énergie transférée par différence de température, en joules. Si l’objet ne change pas de phase, la chaleur reçue augmente sa température. La chaleur nécessaire dépend de la masse, du matériau et de l’écart de température :

Q = m × c × ΔT

m est la masse, c la capacité thermique massique et ΔT la température finale moins la température initiale.

Capacité thermique massique

C’est la chaleur nécessaire pour élever 1 kilogramme de matériau de 1 kelvin (1 °C), en J/(kg·K). Elle est élevée pour l’eau, environ 4186, et plus faible pour les métaux : aluminium 900, fer 450, cuivre 385. L’eau chauffe et refroidit donc lentement, contrairement à une casserole métallique.

Le produit de la masse par c est la capacité thermique, chaleur nécessaire pour élever l’objet de 1 K.

Exemple

Chauffer 2 kg d’eau de 20 °C à 80 °C demande Q = 2 × 4186 × 60 = 502 320 J, soit 502 kJ ou environ 0,14 kWh. La même chaleur reçue par 2 kg de cuivre augmenterait sa température de 502 320 / (2 × 385) = 652 °C.

Signe

Si l’objet chauffe, ΔT et Q sont positifs. S’il refroidit, ils sont négatifs, car il cède de la chaleur.

Limites

La formule exclut tout changement de phase. Pendant la fusion de la glace à 0 °C ou l’ébullition de l’eau à 100 °C, la température reste constante et la chaleur change la phase. Pour l’eau et la glace, le calculateur refuse les résultats franchissant ces limites et explique pourquoi. Les valeurs proposées sont approximatives. Saisissez votre propre valeur pour un calcul précis.

Questions fréquentes

Comment calculer la capacité thermique massique ?

Dans cet exemple, la relation de chaleur sensible donne 900 J/(kg·K) lorsque 45 kJ chauffent 0,5 kg de 20 °C à 120 °C. Toute la chaleur est supposée chauffer le matériau. Pertes vers l’extérieur, échauffement du récipient et changements de phase sont exclus.

Calculer avec ces valeurs