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Comment comprendre la notion de chaleur?
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par lionel |
Au cours des siècles, de nombreux scientifiques tentèrent d’expliquer et de modéliser la chaleur. Elle ne fut vraiment comprise qu’au 19ième siècle par Joule, un brasseur célèbre non pas pour sa bière mais pour ses recherches scientifiques.
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Liste des fournitures
- Statut de la chaleur
- Expérience
- Unités
- Chaleur spécifique
- Chaleur latente
Étapes de réalisation
D’innombrables modèles ont été proposés pour définir la chaleur. Le célèbre chimiste Lavoisier proposait par exemple que la chaleur était un fluide invisible.
Au 19ième siècle, Joule découvrit que la chaleur est une forme d’énergie.
L’expérience de Joule consiste à transformer de l’énergie mécanique en énergie thermique (par une élévation de la température).
Il utilisa un cylindre remplis d’un liquide, dans lequel il avait plongé une hélice qui pouvait tourner grâce à la chute d’un poids attaché à une poulie. Le frottement de l’hélice dans le liquide provoque une élévation de la température du liquide. L'énergie mécanique totale du poids se transforme ainsi en énergie thermique.
La quantité de chaleur se mesure en joule. Le joule étant une unité de mesure de l’énergie.
Lorsqu’on ajoute de l’énergie à un système, sa température augmente (sauf si cette énergie provoque un travail mécanique)
La quantité de chaleur à apporter à un système pour élever la température d’une valeur fixée, est proportionnelle à la masse du système et à la variation de température. Le coefficient de proportionnalité est appelé chaleur spécifique :
Q= C * masse * variation de température
Où Q est la quantité de chaleur (Joule) et C la chaleur spécifique.
La chaleur spécifique dépend de la substance.
Si un corps possède une grande chaleur spécifique cela signifie qu’il faut beaucoup d’énergie pour élever sa température. Tandis qu’un corps qui possède une chaleur spécifique faible verra sa température augmenter d’avantage pour la même énergie cédée.
Il faut toutefois savoir que lors d’un changement d’état (exemple si un liquide devient solide ou si un gaz devient liquide), l’ajout d’énergie à un système n’augmentera pas nécessairement la température.
Lors d’un changement de phase la température est à l’équilibre, les deux phases subsistent. Il faut apporter de l’énergie au système afin de faire diminuer l’une des deux phases afin qu’au final ne subsiste qu’une seul phase, ce n’est qu’à partir de là que un apport de chaleur entraînera une élévation de température.
L’énergie nécessaire pour changer d’état est définie par la chaleur latente.
On a que :
Q=masse * L
Où L est la chaleur latente (qui dépend des substances)