Introduction

La capacité thermique spécifique est un concept clé en physique qui permet de quantifier la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’une substance. Cette grandeur est essentielle pour comprendre les processus de transfert de chaleur et les propriétés thermiques des matériaux. Dans cet article, nous allons définir la capacité thermique spécifique et expliquer comment elle est calculée.

Définition de la capacité thermique spécifique

La capacité thermique spécifique est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’une unité de masse d’une substance d’un degré Celsius. Elle est notée c et exprimée en J/(kg·°C). La capacité thermique spécifique dépend de la nature de la substance et de sa température. Elle est plus élevée pour les matériaux qui ont une forte capacité à stocker la chaleur, comme l’eau ou les métaux, et moins élevée pour les matériaux qui ont une faible capacité à stocker la chaleur, comme l’air ou le bois.

Formule de calcul

La formule de calcul de la capacité thermique spécifique est la suivante :

c = Q / (mΔT)

où c est la capacité thermique spécifique en J/(kg·°C), Q est la quantité de chaleur en J, m est la masse de la substance en kg et ΔT est la variation de température en °C. Cette formule permet de calculer la capacité thermique spécifique d’une substance à partir de mesures expérimentales de la quantité de chaleur et de la variation de température.

Exemple d’utilisation

Supposons que nous avons une masse de 1 kg d’eau à 20 °C et que nous voulons connaître la capacité thermique spécifique de l’eau. Nous chauffons l’eau jusqu’à 30 °C en lui fournissant une quantité de chaleur de 10 000 J. En utilisant la formule de calcul, nous avons :

c = 10 000 J / (1 kg × 10 °C) = 1000 J/(kg·°C)

La capacité thermique spécifique de l’eau est donc de 1000 J/(kg·°C). Ce résultat signifie que pour élever la température d’un degré Celsius une unité de masse d’eau, il faut fournir 1000 J de chaleur. La capacité thermique spécifique est une grandeur fondamentale qui permet de comprendre les processus de transfert de chaleur et les propriétés thermiques des matériaux. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, tels que la météorologie, la thermodynamique et l’ingénierie.