La chaleur spécifique est la quantité de chaleur par unité de masse nécessaire pour augmenter la température d’un matériau d’un degré Celsius ou Kelvin. Ces trois problèmes d’exemple de chaleur spécifique montreront comment trouver la chaleur spécifique d’un matériau ou d’autres informations impliquant la chaleur spécifique.

Équation de la chaleur spécifique

L’équation la plus communément associée à la chaleur spécifique est

Q = mcΔT

où
Q = énergie thermique
m. = masse
c = chaleur spécifique
ΔT = changement de température = (Tfinal – Tinitial)

Une bonne façon de se rappeler cette formule est Q = « em cat »

Basiquement, cette équation est utilisée pour déterminer la quantité de chaleur ajoutée à un matériau pour augmenter la température d’une certaine quantité (ou la quantité perdue lorsque le matériau refroidit).

Cette équation ne s’applique qu’aux matériaux qui restent dans le même état de matière (solide, liquide ou gaz) lorsque la température change. Les changements de phase nécessitent des considérations énergétiques supplémentaires.

Chaleur spécifique Exemple de problème – Trouver la quantité de chaleur

Question : Un cube de 500 grammes de plomb est chauffé de 25 °C à 75 °C. Quelle quantité d’énergie a été nécessaire pour chauffer le plomb ? La chaleur spécifique du plomb est de 0,129 J/g°C.

Solution : Tout d’abord, faisons les variables que nous connaissons.

m = 500 grammes
c = 0,129 J/g°C
ΔT = (Tfinal – Tinitial) = (75 °C – 25 °C) = 50 °C

Plongez ces valeurs dans l’équation de la chaleur spécifique du dessus.

Q = mcΔT

Q = (500 grammes)-(0,129 J/g°C)-(50 °C)

Q = 3225 J

Réponse : Il a fallu 3225 Joules d’énergie pour chauffer le cube de plomb de 25 °C à 75 °C.

Problème d’exemple de chaleur spécifique – Trouver la chaleur spécifique

Question : Une boule métallique de 25 grammes est chauffée à 200 °C avec 2330 joules d’énergie. Quelle est la chaleur spécifique du métal ?

Solution : Faites la liste des informations que nous connaissons.

m = 25 grammes
ΔT = 200 °C
Q = 2330 J

Placez-les dans l’équation de la chaleur spécifique.

Q = mcΔT

2330 J = (25 g)c(200 °C)

2330 J = (5000 g°C)c

Divisez les deux côtés par 5000 g°C

c = 0,466 J/g°C

Réponse : La chaleur spécifique du métal est de 0,466 J/g°C.

Problème d’exemple de chaleur spécifique – Trouver la température initiale

Question : On laisse un morceau de cuivre chaud de 1 kg refroidir à 100°C. Si le cuivre a dégagé 231 kJ d’énergie, quelle était la température initiale du cuivre ? La chaleur spécifique du cuivre est de 0,385 J/g°C.

Solution : Énumérez nos variables données :

m = 1 kg
Tfinal = 100 °C
Q = -231 kJ (Le signe négatif est parce que le cuivre se refroidit et perd de l’énergie.)
c = 0,385 J/g°C

Nous devons rendre nos unités cohérentes avec les unités de chaleur spécifique, donc convertissons les unités de masse et d’énergie.

m = 1 kg = 1000 grammes

1 kJ = 1000 J
Q = -231 kJ – (1000 J/kJ) = -231000 J

Plongez ces valeurs dans la formule de la chaleur spécifique.

Q = mcΔT