Calculer l'énergie lors d'un changement de températureMéthode

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 \times 10^3 \text{ J.kg} ^{-1}\text{.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 \Delta T : Q = m \times c \times \Delta T.

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

Q = m \times c \times \Delta T

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 initiale T_{initiale} et finale T_{finale}.

L'énoncé indique :

  • La masse d'eau : m = 350 \text{ g}
  • La capacité calorifique de l'eau : c = 4{,}18 \times 10^3 \text{ J.kg} ^{−1} \text{.K}^{−1}
  • La température initiale de l'eau : T_{initiale} = 20\text{°C}
  • La température finale de l'eau : T_{finale} = 90\text{°C}
Etape 3

Calculer la variation de température.

On calcule la variation de température \Delta T subie par le corps : \Delta T = T_{finale} - T_{initiale}.

La variation de température subie par l'eau est :

\Delta T = T_{finale} - T_{initiale}

\Delta T = 90 - 20

\Delta T = 70\text{°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\text{ g}

Soit :

m = 350 \times 10^{-3}\text{ 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 \times 10^{-3} \times 4{,}18 \times 10^3 \times 70

Q = 1{,}0 \times 10^{5}\text{ J}

Questions fréquentes

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