Lorsque vous êtes à la plage, avez-vous remarqué que l’eau est froide alors que le sable est chaud ! Le soleil y est le même, alors pourquoi cette différence de température ? Vous avez dû y réfléchir ! La température d’un élément solide et liquide augmente lorsque nous lui apportons de la chaleur. Si nous fournissons la même quantité de chaleur à deux types de solides différents, l’augmentation de la température peut être différente dans les deux solides. Ainsi, selon la nature du solide, l’augmentation de la température varie pour différents types de solides. Ce phénomène est connu sous le nom de capacité thermique spécifique.
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Définition
En d’autres termes, la chaleur spécifique d’un solide ou d’un liquide est la quantité de chaleur qui élève la température d’une unité de masse du solide de 1° C. On la symbolise par C. En unité S.I., c’est la quantité de chaleur qui élève la température de 1 kg de solide ou de liquide de 1K.
Son unité dans le système S.I. est toujours donnée en J kg-1 K-1 et CGS en cal g-1 C-1. Si la quantité de chaleur, ∆Q, nécessaire pour élever la température de la masse M par ∆T, alors la formule de la chaleur spécifique est donnée par :
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C= ∆Q/m*∆T ou ∆Q=m C ∆T.
Chaleur spécifique molaire
La chaleur spécifique molaire d’un solide ou d’un liquide d’un matériau est la chaleur que l’on fournit pour élever la température d’une mole de solide ou de liquide de 1K ou 1° C. On la représente par C. Son unité est J mol-1K-1. Ainsi, pour élever la température de µ moles de solide de ∆T, il faudrait une quantité de chaleur égale à ∆Q=µ C ∆T.
La capacité thermique spécifique molaire d’une substance n’est rien d’autre que la quantité de chaleur que vous devez fournir pour élever la température d’une molécule de gramme de cette substance d’un degré centigrade. Elle est désignée par C. La chaleur spécifique de l’eau est considérée comme étant égale à 1. Ceci pour la raison que nous avons défini l’unité de chaleur (calorie) en faisant usage de l’eau.
Chaleur spécifique à pression ou volume constant
- Le volume d’un solide reste constant lorsqu’il est chauffé à travers une petite gamme de température. C’est ce qu’on appelle la chaleur spécifique à volume constant. Elle est notée CV.
- La pression d’un solide reste constante lorsqu’il est chauffé dans une petite plage de température. C’est ce qu’on appelle la chaleur spécifique à pression constante qui peut être notée CP.
Le comportement du gaz lorsqu’on lui fournit de la chaleur, la pression et le volume changent en température et la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1gm de gaz de 1°C dépend de la façon dont le gaz est chauffé. Vous pouvez utiliser plusieurs ensembles de valeurs de P et V chauffer le gaz.
Par conséquent, la chaleur spécifique possède des valeurs infinies. La chaleur spécifique du gaz n’est pas constante si vous ne fournissez pas une quantité constante de chaleur. Donc, vous devez avoir la chaleur spécifique à un volume ou une pression constante. Pour un gaz idéal,
CP – CV = nR
où C P est la capacité thermique à pression constante, C V est la capacité thermique à volume constant, n est la quantité de substance, et R=8.3144598(48) J mol-1 K et est la constante molaire des gaz.
Applications
- Les ustensiles utilisés pour la cuisson utilisent un matériau à faible chaleur spécifique. On peut chauffer rapidement leur fond. Cela est dû au fait qu’ils ont des fonds polis en aluminium ou en cuivre. Le manche de ces ustensiles est fait d’un matériau à chaleur spécifique élevée pour soutenir la chaleur et pour épargner nos mains.
- Les isolateurs utilisent des matériaux à chaleur spécifique élevée. Par exemple le bois. Les maisons en bois sont plus utiles dans les zones à haute température ou à basse température.
- En raison d’une chaleur spécifique élevée de l’eau, dans une piscine, l’eau était fraîche par rapport à la température extérieure.
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Question pour vous
Q. Donnez la définition de la chaleur spécifique molaire.
Ans : Pour un solide ou un liquide, c’est la chaleur qui nous est nécessaire pour augmenter la température d’une mole de solide ou de liquide de 1K ou 1° C.
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