Lorsque vous ajoutez de la glace à l'eau chaude, une partie de la chaleur de l'eau fait fondre la glace. La chaleur restante réchauffe l'eau glacée mais refroidit l'eau chaude dans le processus. Vous pouvez calculer la température finale du mélange si vous savez combien d'eau chaude vous avez commencé, avec sa température et la quantité de glace que vous avez ajoutée. Deux propriétés physiques - la chaleur spécifique et la chaleur de fusion - déterminent exactement comment la glace fond et l'eau se refroidit.

Chaleur Spécifique

La chaleur spécifique d'une substance mesure la quantité d'énergie nécessaire pour élever sa température. Par exemple, lorsque vous ajoutez 1 calorie de chaleur à 1 gramme d'eau, il se réchauffe de 1 degré Celsius (1,8 degrés Fahrenheit). L'inverse est vrai lorsque l'eau se refroidit; un gramme d'eau qui tombe 1 degré Celsius perd 1 calorie d'énergie thermique. D'autres substances ont des chaleurs spécifiques différentes. Par exemple, il faut seulement 0,03 calories pour chauffer un gramme de plomb de 1 degré Celsius.










































Cependant, quand il atteint zéro degré Celsius (32 degrés Fahrenheit), la situation change - l'eau se transforme en glace. Ce processus implique beaucoup plus d'énergie thermique - 79,7 calories par gramme - et la température du mélange eau-glace ne change pas jusqu'à ce que tout se solidifie. Quand une substance passe par cette phase, l'énergie est appelée la chaleur de la fusion. Les molécules d'eau perdent de l'énergie supplémentaire lorsqu'elles s'agglomèrent en un solide. Une fois que la glace s'est formée, elle change de température en fonction de sa chaleur spécifique - 0,49 calories par degré Celsius.

Changement d'énergie

Pour déterminer exactement comment l'énergie change lorsque vous ajoutez de la glace à l'eau chaude , vous avez besoin de la masse de la glace et de l'eau ainsi que de la température de l'eau. Par exemple, en raison de sa valeur thermique spécifique, un litre d'eau chaude à 75 degrés Celsius (167 degrés Fahrenheit) contient 75 000 calories d'énergie de plus que la même quantité d'eau à 0 degré Celsius (32 degrés Fahrenheit). Ajouter 100 grammes de glace à l'eau prend 7 970 calories pour la faire fondre; l'énergie disponible devient 67 030 calories. Une fois qu'il devient de l'eau, les 100 grammes prennent 1 calorie par degré de la chaleur restante dans l'eau chaude, mais la chaleur n'est pas "perdue" - il a simplement bougé dans l'eau froide.

Changement de température

Comme l'eau chaude perd 7 970 calories pour faire fondre la glace, l'eau se refroidit de 75 à 67 degrés Celsius (153 degrés Fahrenheit). L'eau chaude perd de la chaleur, tandis que l'eau froide de la glace fondue gagne de la chaleur. Dans cet exemple, seulement 100 grammes de glace sont ajoutés à 1000 grammes d'eau. Par conséquent, l'eau chaude perd une petite quantité de température, tandis que l'eau froide se réchauffe d'un plus grand nombre de degrés. Diviser 67 030 calories disponibles par 1 100 grammes d'eau donne une température finale d'environ 61 degrés Celsius (142 degrés Fahrenheit). L'eau chaude perd un total de 14 degrés Celsius (57 degrés Fahrenheit), et l'eau froide gagne 61 degrés Celsius. Notez que les résultats dépendent de la quantité de glace et d'eau chaude que vous avez au départ. Si vous ajoutez une tonne de glace à 1 000 grammes d'eau, l'eau chaude n'aura pas assez de chaleur pour faire fondre toute la glace.