1. Configuration:
* calorimètre: Un récipient bien isolé (comme une tasse en polystyrène) qui empêche l'échange de chaleur avec l'environnement.
* Thermomètre: Pour mesurer les changements de température.
* Élément chauffant: Un appareil pour ajouter une quantité connue de chaleur à la substance (par exemple, un radiateur, un brûleur ou une réaction).
* substance: Le matériau dont vous souhaitez trouver la chaleur spécifique.
* masse d'eau connue: L'eau est souvent utilisée comme substance de référence en raison de sa chaleur spécifique bien définie.
2. Procédure:
* Mesurez la masse de la substance: Vous devez connaître la masse de la substance que vous testez.
* Mesurez la température initiale de la substance: Enregistrez la température de départ de la substance dans le calorimètre.
* Ajoutez une quantité connue de chaleur à la substance: Cela se fait généralement en chauffant la substance directement ou en ajoutant une masse connue d'eau chaude avec une température mesurée.
* Mesurez la température finale de la substance: Enregistrez la température après l'ajout de la chaleur et le système atteint l'équilibre.
* Mesurez le changement de température de l'eau (le cas échéant): Si vous avez utilisé de l'eau chaude pour ajouter de la chaleur, mesurez également son changement de température.
3. Calcul:
* Calculez la chaleur absorbée par la substance (Q): Cela peut être calculé en utilisant la formule suivante:
* Q =m * c * Δt
* Q =énergie thermique (en joules, j)
* M =masse de la substance (en grammes, g)
* C =capacité thermique spécifique (en joules par gramme par degré Celsius, J / g ° C)
* Δt =changement de température (en degrés Celsius, ° C)
* Calculez la chaleur libérée par l'eau chaude (le cas échéant): Utilisez la même formule que ci-dessus, mais remplacez la masse, la chaleur spécifique et le changement de température de l'eau.
* assimile la chaleur absorbée par la substance à la chaleur libérée par l'eau chaude (le cas échéant): Cela garantit que l'énergie totale du système reste constante.
* Résoudre pour la chaleur spécifique (C): Réorganiser l'équation pour isoler la capacité thermique spécifique, c.
4. Résultat:
La valeur calculée de C est la chaleur spécifique de la substance en unités de joules par gramme par degré Celsius (J / G ° C).
Exemple:
Disons que vous souhaitez trouver la chaleur spécifique d'un échantillon de métal. Vous placez 50 grammes de métal dans un calorimètre et le chauffez avec 100 grammes d'eau initialement à 80 ° C. L'eau se refroidit à 60 ° C et la température du métal passe de 20 ° C à 40 ° C.
1. chaleur absorbée par le métal:
* Q =50 g * C * (40 ° C - 20 ° C) =1000C J
2. chaleur libérée par l'eau:
* Q =100 g * 4,18 J / g ° C * (80 ° C - 60 ° C) =8360 J
3. assimilant la chaleur:
* 1000c J =8360 J
4. Résolution pour une chaleur spécifique:
* c =8360 J / 1000 g =8,36 J / g ° C
Par conséquent, la chaleur spécifique de l'échantillon métallique est de 8,36 J / g ° C.
Remarques importantes:
* La calorimétrie est un modèle simplifié, et les mesures du monde réel peuvent être influencées par des facteurs tels que les pertes de chaleur pour l'environnement.
* Il est crucial de s'assurer que le calorimètre est bien isolé pour minimiser la perte de chaleur.
* La chaleur spécifique d'une substance peut varier légèrement en fonction de sa phase (solide, liquide, gaz) et de la température.
