Les calculs de chaleur

La chaleur est le transfert d’énergie thermique entre deux systèmes de températures différentes.

$Q=mc\Delta T$

où

$Q\ :$ chaleur en joules $(\text{J})$
$m\ :$ masse en grammes $(\text{g})$
$c\ :$ capacité thermique massique en joules par gramme et par degré Celsius $(\text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}})$
$\Delta T\ :$ variation de la température en degrés Celsius $(^\circ\text{C})$

La quantité de chaleur $(Q)$ est positive ou négative selon que la substance absorbe ou dégage de l'énergie thermique.

• Lorsque $Q$ est positive, cela signifie que la substance a absorbé de l’énergie thermique et que sa température a augmenté.

• Lorsque $Q$ est négative, cela signifie que la substance a dégagé de l’énergie thermique et que sa température a diminué.

$\Delta T=T_{\text{f}}-T_{\text{i}}$

où

$\Delta T\ :$ variation de la température en degrés Celsius $(^\circ\text{C})$
$T_{\text{f}}\ :$ température finale en degrés Celsius $(^\circ\text{C})$
$T_{\text{i}}\ :$ température initiale en degrés Celsius $(^\circ\text{C})$

Quelle chaleur est absorbée par un cube de fer de $0{,}475\ \text{kg}$ lorsque sa température varie de $10\ ^\circ\text{C}$ à $22\ ^\circ\text{C}$?

La capacité thermique massique du fer est de $0{,}45\ \text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}}.$

Quelle masse d’eau dégage $1\ 100\ \text{J}$ d’énergie thermique si sa température varie de $39{,}0\ ^\circ\text{C}$ à $20{,}5\ ^\circ\text{C}$?

La capacité thermique massique de l’eau est de $4{,}19\ \text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}}.$

​​​​​En laboratoire, on transfère $260\ \text{J}$ de chaleur à un bloc de $25\ \text{g}$ d’un métal inconnu et on observe que sa température passe de $24\ ^\circ\text{C}$ à $104\ ^\circ\text{C}.$

Détermine la capacité thermique massique de ce métal inconnu, puis identifie de quel métal il s’agit.

Un litre $(1\ \text{L})$ d’antigel à $5{,}4\ ^\circ\text{C}$ absorbe $10\ 500\ \text{J}$ d’énergie thermique.
a) Quelle est la variation de la température de l'antigel?
b) Quelle est la température finale de l’antigel?

La masse volumique $(\rho)$ de l’antigel est de $1{,}135\ \text{g/mL}.$

La capacité thermique massique de l’antigel est de $2{,}20\ \text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}}.$

En laboratoire, on plonge une bille d’aluminium de $78\ \text{g}$ dont la température initiale est de $280\ ^\circ\text{C}$ dans $350\ \text{mL}$ d’eau. Après quelques minutes, la température de l’eau se stabilise à $28\ ^\circ\text{C}.$ Détermine la température initiale de l’eau.

La capacité thermique massique de l’aluminium est de $0{,}90\ \text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}}$ et celle de l’eau est de $4{,}19\ \text{J/g}{\cdot^\circ\!\text{C}}.$

La masse volumique de l’eau est de $1{,}00\ \text{g/mL}.$