Première S 2016-2017
Kartable
Première S 2016-2017

Calculer l'énergie lors d'un changement de température

Lorsqu'un corps subit une variation de température, l'énergie thermique qu'il gagne ou cède est calculée à partir de sa masse, sa capacité calorifique et la variation de température.

Soient 350 g d'eau que l'on chauffe de 20°C à 90°C. Calculer l'énergie thermique transférée, sachant que la capacité thermique massique de l'eau est : c=4,18×103 J.kg−1.K−1.

Etape 1

Rappeler l'expression de l'énergie thermique transférée lors d'une variation de température

On rappelle l'expression de l'énergie thermique Q transférée à un corps de masse m et de capacité calorifique c lorsqu'il subit une variation de température ΔT : Q=m×c×ΔT.

L'expression de l'énergie thermique transférée à l'eau est :

Q=m×c×ΔT

Etape 2

Repérer la masse, la capacité calorifique et les températures initiale et finale

On repère la masse m, la capacité calorifique c du corps et les températures initialeTinitiale et finaleTfinale.

L'énoncé indique :

  • La masse d'eau : m=350 g
  • La capacité calorifique de l'eau : c=4,18×103 J.kg−1.K−1
  • La température initiale de l'eau : Tinitiale=20 °C
  • La température finale de l'eau : Tfinale=90 °C
Etape 3

Calculer la variation de température

On calcule la variation de température ΔT subie par le corps : ΔT=TfinaleTinitiale.

La variation de température subie par l'eau est :

ΔT=TfinaleTinitiale

ΔT=9020

ΔT=70 °C

Etape 4

Convertir, le cas échéant, la masse du corps

On convertit, le cas échéant, la masse m du corps afin qu'elle soit exprimée dans la même unité que l'unité de masse apparaissant dans celle de la capacité calorifique c.

La capacité calorifique c de l'eau est exprimée en J.kg−1.K−1, sa masse doit donc être exprimée en kilogrammes (kg). Or cette masse est donnée en grammes (g) dans l'énoncé, il faut donc la convertir :

m=350 g

Soit :

m=350×103 kg

Etape 5

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique, le résultat étant alors l'énergie thermique Q exprimée en Joules (J) et devant être écrit avec autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins.

Même si l'unité de température dans celle de la capacité calorifique donnée est le Kelvin (K), il n'est pas nécessaire de convertir la variation de température exprimée en degrés Celsius (°C) car l'écart de température est identique en Kelvins (K) et en degrés Celsius (°C).

On obtient :

Q=350×103×4,18×103×70

Q=1,0×105 J

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