Calcul de la Capacité Calorifique

Exercice : Calcul de la Capacité Calorifique

Calcul de la Capacité Calorifique d'un Solide

Contexte : La Capacité Calorifique MassiquePropriété intrinsèque d'un matériau indiquant la quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever la température d'un gramme de ce matériau de 1°C..

En chimie physique, comprendre comment les substances échangent de la chaleur est fondamental. La capacité calorifique massique (ou chaleur spécifique) est une propriété essentielle qui nous renseigne sur l'"inertie thermique" d'un matériau : sa résistance à changer de température. Dans cet exercice, nous allons utiliser les principes de la calorimétrie pour déterminer expérimentalement cette propriété pour un métal inconnu et ainsi l'identifier.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer le principe de conservation de l'énergie dans un système isolé (le calorimètre) et à manipuler la relation fondamentale \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\) pour déterminer une propriété inconnue.

Objectifs Pédagogiques

Comprendre et définir la capacité calorifique massique et son unité.
Appliquer le principe des échanges thermiques dans un calorimètre idéal.
Calculer une capacité calorifique à partir de données expérimentales et identifier un matériau.

Données de l'étude

Une expérience est réalisée pour identifier un bloc de métal. Le bloc est chauffé puis plongé dans un calorimètre contenant de l'eau à température ambiante. On considère le calorimètre comme un système parfaitement isolé.

Schéma de l'Expérience

Données Expérimentales

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse du bloc de métal	\(m_{\text{métal}}\)	150	g
Température initiale du métal	\(T_{i, \text{métal}}\)	95,0	°C
Masse de l'eau dans le calorimètre	\(m_{\text{eau}}\)	250	g
Température initiale de l'eau	\(T_{i, \text{eau}}\)	22,0	°C
Température finale d'équilibre	\(T_{f}\)	26,5	°C
Capacité calorifique massique de l'eau	\(c_{\text{eau}}\)	4,184	\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)

Questions à traiter

Calculer la quantité de chaleur (en Joules) absorbée par l'eau.
Calculer la variation de température (en °C) subie par le bloc de métal.
Enoncer le principe fondamental des échanges de chaleur dans un système isolé. Quelle est la relation mathématique qui en découle pour cette expérience ?
Déterminer la capacité calorifique massique du métal (\(c_{\text{métal}}\)) en \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\).
À l'aide du tableau de référence ci-dessous, identifier la nature probable du métal.

Métal	c (\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\))
Aluminium (Al)	0,900
Fer (Fe)	0,450
Cuivre (Cu)	0,385
Plomb (Pb)	0,129

Les bases sur la Calorimétrie

La calorimétrie est la science de la mesure des transferts de chaleur. Elle repose sur le premier principe de la thermodynamique, qui est une formulation du principe de conservation de l'énergie. Pour un système isolé (qui n'échange ni matière, ni énergie avec l'extérieur), l'énergie totale est constante.

1. Quantité de Chaleur et Capacité Calorifique
La quantité de chaleur \(Q\) transférée à un corps (sans changement d'état) est proportionnelle à sa masse \(m\), à sa capacité calorifique massique \(c\), et à la variation de sa température \(\Delta T\). \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \] Où \(\Delta T = T_{\text{finale}} - T_{\text{initiale}}\). Si \(Q > 0\), le corps reçoit de la chaleur. Si \(Q < 0\), il en cède.

2. Principe des Échanges de Chaleur
Dans un système thermiquement isolé, la somme des quantités de chaleur échangées est nulle. La chaleur cédée par les corps chauds est entièrement absorbée par les corps froids. \[ \sum Q_i = 0 \] Dans notre cas, cela se traduit par : \(Q_{\text{cédée par le métal}} + Q_{\text{absorbée par l'eau}} = 0\).

Correction : Calcul de la Capacité Calorifique d'un Solide

Question 1 : Calculer la quantité de chaleur absorbée par l'eau

Principe

L'eau, initialement plus froide, est mise en contact thermique avec le métal chaud. L'énergie va donc se transférer du métal vers l'eau jusqu'à ce que les deux atteignent une température commune, l'équilibre thermique. Cette question vise à quantifier l'énergie gagnée par l'eau durant ce processus.

Mini-Cours

La chaleur est une forme de transfert d'énergie. La quantité de chaleur \(Q\) nécessaire pour changer la température d'une substance est déterminée par sa masse (plus il y a de matière, plus il faut d'énergie), sa nature (la capacité calorifique \(c\)), et l'amplitude du changement de température (\(\Delta T\)). Un \(Q\) positif signifie une absorption d'énergie (gain de chaleur), un \(Q\) négatif une cession (perte de chaleur).

Remarque Pédagogique

Avant tout calcul, identifiez toujours le corps qui se réchauffe et celui qui se refroidit. Ici, l'eau se réchauffe, donc on s'attend à trouver une variation de température positive et une quantité de chaleur \(Q_{\text{eau}}\) positive.

Normes

Ce calcul ne fait pas appel à des normes d'ingénierie (comme les Eurocodes en construction), mais aux principes fondamentaux de la thermodynamique, universellement reconnus et définis par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA) qui standardise les notations et unités.

Formule(s)

Formule de la quantité de chaleur

Q_{\text{eau}} = m_{\text{eau}} \cdot c_{\text{eau}} \cdot \Delta T_{\text{eau}}

Formule de la variation de température

\Delta T_{\text{eau}} = T_{f} - T_{i, \text{eau}}

Hypothèses

Pour ce calcul, nous posons les hypothèses suivantes :

La capacité calorifique de l'eau, \(c_{\text{eau}}\), est constante sur la plage de température de l'expérience.
Il n'y a aucune perte de chaleur vers le calorimètre lui-même ou vers l'extérieur (système parfaitement isolé).
La masse de l'eau ne varie pas (pas d'évaporation).

Donnée(s)

Les chiffres nécessaires sont extraits de l'énoncé de l'exercice :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse de l'eau	\(m_{\text{eau}}\)	250	g
Capacité calorifique de l'eau	\(c_{\text{eau}}\)	4,184	\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)
Température initiale de l'eau	\(T_{i, \text{eau}}\)	22,0	°C
Température finale	\(T_{f}\)	26,5	°C

Astuces

Vérifiez la cohérence des unités avant de calculer. Ici, la masse est en 'g', \(c_{\text{eau}}\) est en '\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)' et les températures en '°C'. Les 'g' et '°C' se simplifieront, laissant un résultat en Joules, ce qui est correct pour une énergie.

Schéma (Avant les calculs)

Le schéma représente l'état initial de l'eau, à sa température de départ, avant de recevoir l'apport d'énergie.

Calcul(s)

Étape 1 : Calcul de la variation de température de l'eau

\begin{aligned} \Delta T_{\text{eau}} &= 26,5\text{ °C} - 22,0\text{ °C} \\ &= 4,5\text{ °C} \end{aligned}

Étape 2 : Calcul de la quantité de chaleur

\begin{aligned} Q_{\text{eau}} &= m_{\text{eau}} \times c_{\text{eau}} \times \Delta T_{\text{eau}} \\ &= 250 \text{ g} \times 4,184 \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1} \times 4,5 \text{ °C} \\ &= (250 \times 4,184) \text{ J} \cdot \text{°C}^{-1} \times 4,5 \text{ °C} \\ &= 1046 \text{ J} \cdot \text{°C}^{-1} \times 4,5 \text{ °C} \\ &= 4707 \text{ J} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Le schéma illustre le gain d'énergie par le système "eau", provoquant une augmentation de sa température.

Réflexions

Le résultat est positif (4707 J), ce qui confirme notre intuition initiale : l'eau a gagné de l'énergie thermique, ce qui a provoqué l'augmentation de sa température. L'ordre de grandeur est raisonnable pour les masses et températures impliquées.

Points de vigilance

La principale erreur à éviter est une inversion dans le calcul de \(\Delta T\) (faire \(T_{\text{initiale}} - T_{\text{finale}}\)), ce qui conduirait à un signe incorrect et à une interprétation erronée du transfert de chaleur.

Points à retenir

La formule \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\) est la pierre angulaire de la calorimétrie sans changement d'état.
Un \(\Delta T\) positif implique un \(Q\) positif, ce qui correspond à une absorption de chaleur.

Le saviez-vous ?

La "calorie" (cal) est une ancienne unité d'énergie, définie à l'origine comme la quantité de chaleur nécessaire pour élever 1 gramme d'eau de 1°C. On voit donc que la capacité calorifique de l'eau est d'environ 1 \(\text{cal} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\). 1 calorie équivaut à 4,184 Joules.

FAQ

Doit-on utiliser les températures en Kelvin ?

Pour un calcul de variation de température (\(\Delta T\)), utiliser les degrés Celsius ou les Kelvin donne exactement le même résultat, car l'intervalle entre deux degrés est le même dans les deux échelles (\(\Delta T_K = (T_f + 273.15) - (T_i + 273.15) = T_f - T_i = \Delta T_C\)). L'utilisation du Celsius est donc plus directe ici.

Résultat Final

L'eau a absorbé une quantité de chaleur de 4707 J.

A vous de jouer

Quelle quantité de chaleur l'eau aurait-elle absorbée si sa masse avait été de 400 g ?

Question 2 : Calculer la variation de température du bloc de métal

Principe

Le métal, initialement chaud, cède de l'énergie à l'eau et sa température diminue jusqu'à atteindre la température d'équilibre. Cette question demande simplement de quantifier cette baisse de température.

Mini-Cours

La variation d'une grandeur physique (notée \(\Delta\)) est une convention universelle en sciences qui représente la différence entre sa valeur finale et sa valeur initiale. Le signe de cette variation est riche d'informations : un signe négatif indique une diminution, un signe positif une augmentation.

Remarque Pédagogique

Ici, le métal se refroidit. On doit donc s'attendre à une variation de température négative. C'est un excellent moyen de vérifier la plausibilité de son résultat avant de continuer.

Normes

La définition de la variation (\(\Delta X = X_{\text{final}} - X_{\text{initial}}\)) est une convention mathématique et physique fondamentale, non sujette à des normes réglementaires.

Formule(s)

Formule de la variation de température

\Delta T_{\text{métal}} = T_{f} - T_{i, \text{métal}}

Hypothèses

Aucune hypothèse supplémentaire n'est nécessaire pour ce calcul simple, si ce n'est que les températures sont mesurées avec précision.

Donnée(s)

On reprend les températures du métal et la température finale d'équilibre.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Température initiale du métal	\(T_{i, \text{métal}}\)	95,0	°C
Température finale	\(T_{f}\)	26,5	°C

Astuces

Pour éviter les erreurs de calcul mental avec les signes, posez toujours l'opération clairement. Le résultat est la différence entre la température d'arrivée (plus basse) et la température de départ (plus haute).

Schéma (Avant les calculs)

Le schéma montre l'état initial du métal, à sa température élevée, avant qu'il ne cède de la chaleur.

Calcul(s)

Calcul de la variation de température

\begin{aligned} \Delta T_{\text{métal}} &= 26,5\text{ °C} - 95,0\text{ °C} \\ &= -68,5\text{ °C} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Le schéma visualise la diminution de température du métal sur un axe gradué, avec la valeur calculée de \(\Delta T\).

Réflexions

Une variation de -68,5°C représente une baisse de température significative, ce qui est logique pour un objet chauffé à près de 100°C et plongé dans de l'eau à température ambiante.

Points de vigilance

Le signe négatif est crucial. Il indique une diminution de température, ce qui implique une perte de chaleur (\(Q_{\text{métal}}\) sera négatif). L'oublier conduirait à une erreur de signe dans la question 4.

Points à retenir

Une variation de température (\(\Delta T\)) est une grandeur algébrique : son signe a un sens physique (augmentation ou diminution).

Le saviez-vous ?

L'échelle Celsius a été définie avec 0°C pour le point de congélation de l'eau et 100°C pour son point d'ébullition. C'est une échelle "relative". L'échelle Kelvin, elle, est "absolue" : son 0 K correspond au zéro absolu, la plus basse température théoriquement possible.

FAQ

Est-ce que \(\Delta T\) est la même chose que la différence de température ?

Oui et non. \(\Delta T\) est une variation (final - initial) et a un signe. La "différence de température" est souvent utilisée pour désigner la valeur absolue \(|T_1 - T_2|\), qui est toujours positive. En thermodynamique, il est crucial de conserver le signe de \(\Delta T\).

Résultat Final

La variation de température du métal est de -68,5 °C.

A vous de jouer

Quelle serait la variation de température du métal si la température finale était de 30°C ?

Question 3 : Énoncer le principe des échanges de chaleur

Principe

Cette question porte sur le Premier Principe de la Thermodynamique appliqué à un cas simple : la conservation de l'énergie sous forme de chaleur dans un système qui ne peut pas en échanger avec l'extérieur.

Mini-Cours

Le Premier Principe stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée. Pour un système isolé, son énergie interne est constante. Si des transferts de chaleur se produisent à l'intérieur de ce système, la somme de toutes les quantités de chaleur échangées doit être nulle. L'énergie "perdue" par une partie du système est forcément "gagnée" par une autre partie.

Remarque Pédagogique

Imaginez que l'énergie thermique est de l'argent dans une pièce fermée. Si une personne donne 10€ à une autre, la somme totale d'argent dans la pièce n'a pas changé. C'est l'idée clé : la chaleur ne disparaît pas, elle ne fait que se déplacer.

Formule(s)

Formulation générale du principe

\sum_{i} Q_i = 0

Application à l'expérience

Q_{\text{eau}} + Q_{\text{métal}} = 0

Hypothèses

L'application de cette loi repose sur une hypothèse fondamentale de l'énoncé :

Le calorimètre est un système parfaitement isolé : il n'y a aucun échange de chaleur avec l'extérieur (ni avec les parois du calorimètre, ni avec l'air ambiant, etc.).

Astuces

L'équation \(Q_{\text{eau}} + Q_{\text{métal}} = 0\) peut être réécrite \(Q_{\text{eau}} = -Q_{\text{métal}}\). Cela met en évidence que la chaleur gagnée par l'un est précisément la chaleur perdue par l'autre. C'est souvent plus intuitif pour la suite des calculs.

Schéma

Ce schéma illustre la loi de conservation : la chaleur cédée par le métal est entièrement absorbée par l'eau.

Réflexions

Comprendre ce principe est la clé pour résoudre presque tous les problèmes de calorimétrie. Il fournit l'équation qui relie l'état initial à l'état final et permet de trouver une inconnue.

Points de vigilance

Attention à ne pas oublier un des corps présents dans le système. Si le calorimètre n'était pas idéal, il faudrait aussi inclure sa propre capacité calorifique dans la somme : \(Q_{\text{eau}} + Q_{\text{métal}} + Q_{\text{calorimètre}} = 0\).

Points à retenir

Dans un système isolé, la somme algébrique des chaleurs échangées est toujours nulle. C'est le principe de base de la calorimétrie.

Le saviez-vous ?

Le Premier Principe de la Thermodynamique a été formulé au milieu du XIXe siècle par plusieurs scientifiques, notamment Rudolf Clausius et William Thomson (Lord Kelvin), jetant les bases de la science de l'énergie.

Résultat Final

Le principe est la conservation de l'énergie : la somme des chaleurs échangées est nulle, ce qui donne la relation \(Q_{\text{eau}} + Q_{\text{métal}} = 0\).

Question 4 : Déterminer la capacité calorifique massique du métal

Principe

C'est le cœur de l'exercice. En combinant le principe de conservation de l'énergie (Q3) avec la formule de la calorimétrie, nous pouvons construire une équation globale. Dans cette équation, tous les termes sont connus (masses, températures, \(c_{\text{eau}}\)) sauf un : la capacité calorifique du métal, \(c_{\text{métal}}\). Il s'agit donc de la résoudre pour trouver cette inconnue.

Mini-Cours

La capacité calorifique massique est une propriété intensive, ce qui signifie qu'elle ne dépend pas de la quantité de matière, mais seulement de la nature de la substance. C'est une sorte de "carte d'identité" thermique. En la déterminant expérimentalement, on peut identifier un matériau inconnu en la comparant à des valeurs tabulées.

Remarque Pédagogique

La résolution de cette question est purement algébrique. Posez l'équation de base, développez chaque terme, puis isolez soigneusement l'inconnue \(c_{\text{métal}}\) avant de passer à l'application numérique. Procéder par étapes évite les erreurs.

Normes

Les valeurs de référence des capacités calorifiques des matériaux purs sont standardisées et publiées dans des manuels de chimie et de physique reconnus internationalement, comme le CRC Handbook of Chemistry and Physics.

Formule(s)

Équation de l'équilibre thermique

(m_{\text{eau}} \cdot c_{\text{eau}} \cdot \Delta T_{\text{eau}}) + (m_{\text{métal}} \cdot c_{\text{métal}} \cdot \Delta T_{\text{métal}}) = 0

Formule de la capacité calorifique inconnue

c_{\text{métal}} = - \frac{Q_{\text{eau}}}{m_{\text{métal}} \cdot \Delta T_{\text{métal}}}

Hypothèses

Nous nous appuyons sur les mêmes hypothèses que précédemment, notamment celle du système parfaitement isolé, qui est la clé de voûte de notre équation de départ.

Donnée(s)

Nous rassemblons toutes les données nécessaires au calcul final.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse de l'eau	\(m_{\text{eau}}\)	250	g
Capacité calorifique de l'eau	\(c_{\text{eau}}\)	4,184	\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)
Variation de temp. de l'eau	\(\Delta T_{\text{eau}}\)	4,5	°C
Masse du métal	\(m_{\text{métal}}\)	150	g
Variation de temp. du métal	\(\Delta T_{\text{métal}}\)	-68,5	°C

Astuces

Notez la présence du signe 'moins' dans la formule finale pour \(c_{\text{métal}}\). Comme \(\Delta T_{\text{métal}}\) est négatif, les deux signes 'moins' s'annuleront, ce qui garantit que la capacité calorifique \(c_{\text{métal}}\) (qui est une propriété physique) sera bien positive.

Schéma

Le schéma illustre comment l'équation de bilan est résolue pour isoler l'inconnue, c_métal.

Calcul(s)

Étape 1 : Calcul de la chaleur absorbée par l'eau (Qeau)

\begin{aligned} Q_{\text{eau}} &= m_{\text{eau}} \times c_{\text{eau}} \times \Delta T_{\text{eau}} \\ &= 250 \text{ g} \times 4,184 \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1} \times 4,5 \text{ °C} \\ &= 1046 \text{ J} \cdot \text{°C}^{-1} \times 4,5 \text{ °C} \\ &= 4707 \text{ J} \end{aligned}

Étape 2 : Application de la formule finale

\begin{aligned} c_{\text{métal}} &= - \frac{4707 \text{ J}}{150 \text{ g} \times (-68,5 \text{ °C})} \\ &= - \frac{4707}{-10275} \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1} \\ &= 0,45805... \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1} \end{aligned}

Étape 3 : Arrondi au bon nombre de chiffres significatifs

c_{\text{métal}} \approx 0,458 \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}

Schéma (Après les calculs)

Un diagramme à barres peut visualiser la comparaison entre la valeur calculée et les valeurs de référence.

Réflexions

La valeur obtenue, 0,458 \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\), est une grandeur physique qui caractérise la capacité de notre échantillon de métal à stocker la chaleur. Nous pouvons maintenant la comparer à des valeurs connues pour identifier le métal.

Points de vigilance

L'erreur la plus fréquente est d'oublier le signe 'moins' dans la formule finale, ou d'avoir fait une erreur de signe sur \(\Delta T_{\text{métal}}\) à la question 2. L'une ou l'autre de ces erreurs conduirait à une capacité calorifique négative, ce qui est physiquement impossible.

Points à retenir

La méthode de la calorimétrie est un outil puissant pour déterminer les propriétés thermiques inconnues d'un matériau en appliquant le principe de conservation de l'énergie.

Le saviez-vous ?

La loi de Dulong et Petit, une loi empirique du XIXe siècle, stipule que la capacité calorifique molaire de nombreux éléments solides est à peu près constante, autour de 25 \(\text{J} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}\). C'était un indice précoce de la nature atomique de la matière.

FAQ

Pourquoi ma valeur calculée est-elle légèrement différente de la valeur théorique ?

Dans une vraie expérience, les écarts sont normaux et dus aux "erreurs expérimentales" : le calorimètre n'est jamais parfaitement isolant, les thermomètres ont une précision limitée, et il peut y avoir des éclaboussures lors de l'immersion du métal.

Résultat Final

La capacité calorifique massique du métal est d'environ 0,458 \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\).

A vous de jouer

Recalculez la capacité calorifique si la température finale était de 28,0°C.

Question 5 : Identifier la nature probable du métal

Principe

La capacité calorifique massique est une signature du matériau. En comparant la valeur que nous avons calculée expérimentalement à une table de valeurs de référence, nous pouvons identifier le métal.

Mini-Cours

De nombreuses propriétés physiques (densité, point de fusion, conductivité électrique, capacité calorifique...) sont dites "intensives", c'est-à-dire qu'elles caractérisent la substance elle-même, indépendamment de la taille de l'échantillon. En mesurant une ou plusieurs de ces propriétés, on peut comparer les résultats à des bases de données pour identifier un matériau inconnu. C'est un principe de base en science des matériaux et en chimie analytique.

Donnée(s)

Notre valeur calculée : \(c_{\text{métal}} \approx 0,458 \text{ J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\).

Métal	c (\(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\))
Aluminium (Al)	0,900
Fer (Fe)	0,450
Cuivre (Cu)	0,385
Plomb (Pb)	0,129

Schéma

Le diagramme à barres permet de visualiser l'identification en comparant la valeur expérimentale aux valeurs de référence.

Réflexions

La valeur expérimentale (0,458) est extrêmement proche de la valeur de référence pour le fer (0,450). L'écart relatif est seulement de \(((0,458 - 0,450) / 0,450) \times 100 \approx 1,8\%\). Cet écart minime s'explique très bien par les inévitables incertitudes expérimentales (petites pertes de chaleur, précision des thermomètres, etc.).

Points de vigilance

Une seule propriété ne suffit pas toujours pour une identification formelle. Si notre résultat était tombé à mi-chemin entre deux valeurs (par exemple 0,420), il aurait été impossible de conclure. Il faudrait alors mesurer une autre propriété, comme la densité, pour confirmer l'identification.

Le saviez-vous ?

La capacité calorifique élevée de l'eau (4,184 \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)) est l'une des raisons pour lesquelles les climats côtiers sont plus tempérés que les climats continentaux. L'océan met beaucoup de temps à se réchauffer et à se refroidir, agissant comme un régulateur thermique géant.

Résultat Final

La valeur calculée de 0,458 \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\) est la plus proche de celle du Fer (0,450 \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)). Le métal est donc probablement du fer.

Outil Interactif : Simulateur de Calorimétrie

Utilisez les curseurs pour faire varier la masse et la température initiale du bloc de fer (\(c=0,450\) \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\)) et observez l'impact sur la température d'équilibre finale. Les conditions de l'eau (\(m=250\) g, \(T_i=22°\)C) restent fixes.

Paramètres du Métal

Masse du métal (g) 150 g

Température initiale du métal (°C) 95 °C

Résultats de la Simulation

Température d'équilibre finale (°C) -

Chaleur transférée (J) -

Capacité Calorifique Massique (c): Aussi appelée chaleur spécifique, c'est une propriété physique qui quantifie la quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever de 1°C la température de 1 gramme d'une substance. Unité : \(\text{J} \cdot \text{g}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}\).
Calorimètre: Une enceinte isolée thermiquement conçue pour minimiser les pertes de chaleur avec l'environnement, permettant de mesurer les transferts de chaleur lors de réactions chimiques ou de changements physiques.
Équilibre Thermique: L'état atteint par deux ou plusieurs objets en contact thermique lorsque leur température est devenue la même et qu'il n'y a plus de transfert net de chaleur entre eux.
Joule (J): L'unité standard de l'énergie dans le Système International. En calorimétrie, elle mesure la quantité de chaleur transférée.

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