La chaleur est l'énergie interne des molécules constituant le corps. Il passe d'un corps chaud à un corps froid lorsqu'ils sont maintenus en contact. La mesure de la quantité de chaleur s'appelle la calorimétrie . D'après notre expérience quotidienne, nous constatons que différents corps ont besoin de différentes quantités d'énergie thermique pour une augmentation égale de leur température. Cette propriété du corps s'exprime en termes de sa capacité thermique ou calorifique. La capacité calorifique du corps est la quantité d'énergie calorifique nécessaire pour élever la température de 1°C ou 1 K, et est désignée par le symbole C'. Par exemple, si la capacité calorifique d'un corps est de 60 JK -1 , cela signifie qu'il faut 60 J d'énergie thermique pour élever la température de ce corps de 1K ou 1°C.
Capacité calorifique C' = Quantité d'énergie calorifique fournie/montée en température Si en communiquant Q quantité de chaleur à un corps, sa température augmente de ∆t alors C' = Q ∕ ∆t |
Unités de capacité calorifique
L'unité SI de capacité calorifique est le joule par kelvin ou le joule par degré C. Les autres unités courantes de capacité calorifique sont cal °C -1 et kcal °C -1 .
1 kcal °C -1 = 1000 cal °C -1
1 cal K -1 = 4,2 J K -1
La capacité calorifique du corps exprimée en unité de masse est appelée la capacité calorifique spécifique de la substance de ce corps. Il est désigné par le symbole c. La capacité thermique spécifique est la propriété caractéristique de la substance et est différente pour différents corps. La capacité thermique spécifique d'une substance est définie comme la capacité thermique par unité de masse d'un corps de cette substance.
Capacité calorifique spécifique c = Capacité calorifique du corps C' / Masse du corps m comme C' = Q ∕ ∆t Donc, \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) ou \(Q = c \times m \times \Delta t\) La capacité calorifique spécifique d'une substance est la quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever la température de l'unité de masse de cette substance de 1 °C ou 1 K. |
La quantité d'énergie thermique absorbée pour augmenter la température d'un corps dépend de trois facteurs :
Unité de capacité thermique spécifique
L'unité SI de capacité thermique spécifique est le joule par kilogramme par kelvin (J kg -1 K -1 ) ou le joule par kilogramme par degré Celsius (J kg -1 °C -1 ).
Les autres unités de capacité calorifique spécifique sont cal g -1 °C -1 et kcal kg -1 °C -1 .
1 cal g -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 J kg -1 K -1
Par exemple, si la capacité calorifique spécifique du fer est de 0,48 J∕g °C, cela signifie que l'énergie thermique nécessaire pour élever la température de 1 g de fer de 1°C est de 0,48 J.
| Capacité thermique | La capacité thermique spécifique |
| C'est la quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever la température de tout le corps de 1°C. | C'est la quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever la température d'une unité de masse du corps de 1°C. |
| Cela dépend de la substance et de la masse du corps ; plus la masse est plus sa capacité calorifique. | Cela ne dépend pas de la masse du corps; c'est la propriété caractéristique de la substance du corps. |
| Son unité JK -1 | Son unité J Kg-1K -1 |
La capacité thermique spécifique est différente pour différentes substances. Habituellement, un bon conducteur a une faible capacité thermique spécifique tandis qu'un mauvais conducteur a une capacité thermique spécifique élevée. Si nous chauffons la masse égale de deux substances différentes sur le même brûleur pour donner une quantité égale d'apport de chaleur, nous remarquerons qu'après le même intervalle de temps, la montée en température pour deux substances différentes est différente. Cela est dû à leurs différentes capacités thermiques spécifiques. La substance à faible capacité thermique spécifique présente une élévation de température rapide et élevée. Elle est donc un meilleur conducteur de chaleur que la substance à capacité thermique spécifique élevée qui présente une élévation de température lente et faible.
L'eau a une capacité thermique spécifique élevée (=4200 J Kg -1 K -1 ). La capacité thermique spécifique est différente pour une substance dans ses différentes phases comme pour l'eau, la capacité thermique spécifique est de 4200 J Kg -1 K -1 , celle de la glace est de 2100 J Kg -1 K -1 et celle de la vapeur est de 460 J Kg -1 K -1 .
| Substance | La capacité thermique spécifique | |
| en J Kg -1 K -1 | en cal g -1 °C -1 | |
| Conduire | 130 | 0,031 |
| Argent | 235 | 0,055 |
| Cuivre | 399 | 0,095 |
| Le fer | 483 | 0,115 |
| Aluminium | 882 | 0,21 |
| Huile de kérosène | 2100 | 0,50 |
| Glace | 2100 | 0,50 |
| Eau de mer | 3900 | 0,95 |
| Eau | 4180 | 1.0 |
Température et chaleur spécifique : le graphique ci-dessous montre de combien de degrés Celsius un gramme d'un matériau spécifique est élevé par une calorie de chaleur. 
Question 1 : Une pièce métallique de masse 50 g à 30 °C a nécessité 2400 J d'énergie calorifique pour élever sa température à 330 °C. Calculer la capacité calorifique spécifique du métal.
Solution : Soit m = 50 g, énergie calorifique = 2400 J, montée en température = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Capacité thermique spécifique \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
Question 2 : Quelle masse d'un liquide A de capacité thermique spécifique 0,84 J g -1 K -1 à une température de 40 °C doit être mélangée à 100 g d'un liquide B de capacité thermique spécifique 2,1 J g -1 K -1 à 20 °C pour que la température finale du mélange devienne 32 °C ?
Solution : Chute de température du liquide A = 40−32 = 8 °C, Hausse de température du liquide B = 32 − 20 = 12 °C
L'énergie thermique est donnée par m gramme de liquide A = m × 0,84 × 8 J
Énergie calorifique absorbée par 100 grammes de liquide B = 100 × 2,1 × 12 J
En supposant qu'il n'y a pas de perte de chaleur, l'énergie thermique donnée par A = l'énergie thermique prise par B
m×0,84× 8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 grammes
