1 gramme d'eau et une calorie

[apprenti-soudeur]

Bonjour,

à la recherche d'informations sur les effets thermiques, je recherche des explications sur la relation calorie et élévation de la température. Je vous remercie d'avance pour vos avis éclairés qui m'aideront beaucoup.

Qu'est ce qu’une calorie? La définition que j'ai trouvé explique qu'il faut une calorie pour élever de 1°C la température d'un gramme d'eau. Pour 2gr d'eau avec un apport d'une calorie, est ce que la température va croitre de 1/2°C ? ou avec 2 calories est ce que la température d'1gr d'eau va croitre de 2°C ou croitre de 1°C deux fois plus vite ?
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[hcrepin]

Oui, c'est linéaire entre 0°C et 99°C.
La quantité de chaleur peut changer la vitesse d'échauffement mais la température finale sera toujours proportionnelle à la quantité d'énergie fournie, fonction de l'efficacité du système.

[apprenti-soudeur]

Oui, c'est linéaire entre 0°C et 99°C.
La quantité de chaleur peut changer la vitesse d'échauffement mais la température finale sera toujours proportionnelle à la quantité d'énergie fournie, fonction de l'efficacité du système.

ce n'est pas vraiment linéaire de 0°C à 99°C, l'expérience que j'ai fait avec un volume d'eau contenu dans un verre posé sur un radiateur montre que l'eau s'évapore plus vite lorsqu’il ne reste que la moitié du verre.
Peut être que le système change au fur et à mesure?
merci de votre réponse car je comprends que je dois saisir la notion de chaleur et de température pour réussir ma démarche.

[Gilgamesh]

ce n'est pas vraiment linéaire de 0°C à 99°C, l'expérience que j'ai fait avec un volume d'eau contenu dans un verre posé sur un radiateur montre que l'eau s'évapore plus vite lorsqu’il ne reste que la moitié du verre.
Peut être que le système change au fur et à mesure?
merci de votre réponse car je comprends que je dois saisir la notion de chaleur et de température pour réussir ma démarche.

Cela n'a rien à voir avec la variation de capacité calorifique, même si celle ci augmente effectivement mais très légèrement avec la température de l'eau.

Au départ la chaleur du radiateur élève efficacement la température du verre d'eau car l'écart de température est grand. Or les transfert de chaleur sont d'autant plus efficace que l'écart de température est grand.

La température mesure l'énergie moyenne des molécules du fait de l'agitation moléculaire qui règne dans le liquide. L'eau du verre voit sa la température de l'eau s'élever a raison d'un degré par gramme et par calorie : c'est la capacité calorifique de l'eau. La capacité calorifique de l'eau dépend (légèrement) de la température. Cette élevation de température se fait jusqu'à ce que le verre d'eau et le radiateur soient à la même température.

La chaleur c'est l'énergie qui passe du radiateur dans l'eau. Cette énergie transmise aux molécules d'eau leur permet non seulement d'augmenter leur agitation thermique (la température augmente) mais également de changer d'état et de passer dans la phase vapeur. L'énergie nécessaire pour changer d'état est appelé chaleur latente, ici de vaporisation. Elle est très élevée pour l'eau, de l'ordre de 2,3 MJ/kg (dépendant légèrement de la température et de la pression). Le débit de vapeur qui s'échappe du verre dépend de lefficacité du transfert de chaleur radiateur-verre, de la surface en contact avec l'air et de la température de cette surface. Plus l'eau est chaude plus le débit qui se vaporise est élevée. C'est ce qui peut expliquer qu'une fois que l'eau a atteint sa température maximale (quasi celle du radiateur) elle s'évapore plus rapidement. Cette évaporation pompe une énergie considérable et refroidit la surface, ce qui fait que tant qu'il reste de l'eau, le contenu du verre reste un peu plus froid que le radiateur : le transfert de chaleur continue, le verre se vide complètement et tout passe en vapeur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[hcrepin]

Tout à fait Gilgamesh, l'explication est tout à fait efficace.

J'ajouterais qu'ici on mélange aussi deux choses: l'échauffement et l'évaporation.
Or l'évaporation contient énormément de paramètres tels la T° de l'air, son hygrométrie, l'aération, ...

Sinon, pour illustrer l'explication que l'évaporation est très énergivore, un petit lien d'un thermogramme d'une éponge en train de sécher: Point de rosée
Je précise que tout est pourtant à T° ambiante à l'origine.

[apprenti-soudeur]

Cela n'a rien à voir avec la variation de capacité calorifique, même si celle ci augmente effectivement mais très légèrement avec la température de l'eau.

Au départ la chaleur du radiateur élève efficacement la température du verre d'eau car l'écart de température est grand. Or les transfert de chaleur sont d'autant plus efficace que l'écart de température est grand.

La température mesure l'énergie moyenne des molécules du fait de l'agitation moléculaire qui règne dans le liquide. L'eau du verre voit sa la température de l'eau s'élever a raison d'un degré par gramme et par calorie : c'est la capacité calorifique de l'eau. La capacité calorifique de l'eau dépend (légèrement) de la température. Cette élevation de température se fait jusqu'à ce que le verre d'eau et le radiateur soient à la même température.

La chaleur c'est l'énergie qui passe du radiateur dans l'eau. Cette énergie transmise aux molécules d'eau leur permet non seulement d'augmenter leur agitation thermique (la température augmente) mais également de changer d'état et de passer dans la phase vapeur. L'énergie nécessaire pour changer d'état est appelé chaleur latente, ici de vaporisation. Elle est très élevée pour l'eau, de l'ordre de 2,3 MJ/kg (dépendant légèrement de la température et de la pression). Le débit de vapeur qui s'échappe du verre dépend de lefficacité du transfert de chaleur radiateur-verre, de la surface en contact avec l'air et de la température de cette surface. Plus l'eau est chaude plus le débit qui se vaporise est élevée. C'est ce qui peut expliquer qu'une fois que l'eau a atteint sa température maximale (quasi celle du radiateur) elle s'évapore plus rapidement. Cette évaporation pompe une énergie considérable et refroidit la surface, ce qui fait que tant qu'il reste de l'eau, le contenu du verre reste un peu plus froid que le radiateur : le transfert de chaleur continue, le verre se vide complètement et tout passe en vapeur.

Est ce qu'il vous a fallu du temps pour pouvoir expliquer ce sujet ainsi? Avez vous compris cette notion de chaleur et de température avec beaucoup de facilité ou qu'il a fallu se pencher ( dans le passé ) sur la question..

Je vais méditer sur votre réponse et merci!
content de vous avoir lu.

[apprenti-soudeur]

Tout à fait Gilgamesh, l'explication est tout à fait efficace.

J'ajouterais qu'ici on mélange aussi deux choses: l'échauffement et l'évaporation.
Or l'évaporation contient énormément de paramètres tels la T° de l'air, son hygrométrie, l'aération, ...

Sinon, pour illustrer l'explication que l'évaporation est très énergivore, un petit lien d'un thermogramme d'une éponge en train de sécher: Point de rosée
Je précise que tout est pourtant à T° ambiante à l'origine.

Oui je sais que je mélange échauffement et évaporation, mais c'est parce que je ne comprends rien
Mais j'avance. Merci pour vos explications

[apprenti-soudeur]

Remarque : je n'avais pas été attentif car le verre n'a pas une forme constante de la base au sommet. J'ai fait une erreur car j'ai admis que le volume était le même à mi hauteur du verre
Encore merci de votre éclairage

[Gilgamesh]

Est ce qu'il vous a fallu du temps pour pouvoir expliquer ce sujet ainsi? Avez vous compris cette notion de chaleur et de température avec beaucoup de facilité ou qu'il a fallu se pencher ( dans le passé ) sur la question..

Je vais méditer sur votre réponse et merci!
content de vous avoir lu.

Vous connaissez l'adage : ce qui se conçoit bien s'explique aisément...

Le plus important, c'est pour ça que je l'ai mis en gras, c'est de distinguer chaleur et température : ce sont deux concepts intimement liés, mais qui précisément pour cela sont piégeux quand on prend l'un pour l'autre.

Ils sont lié car la quantité de chaleur contenu dans le radiateur et dans le verre d'eau est liée à leur température. La chaleur ce n'est rien d'autre que la somme de l'énergie d'agitation thermique de toutes les molécules du système. Mais ils se distinguent par le fait que le système peut absorber de la chaleur sans changer de température. C'est le cas quand le verre a atteint la même température que le radiateur. Ce serait également le cas si au lieu d'un radiateur on avait une plaque chauffante à mettons 250°C qui portait l'eau à 100°C. A ce moment là, au point d'ébullition, la température de l'eau cesserait d'augmenter : l'eau liquide aurait beau continuer d'absorber de l'énergie (avec un fort débit de chaleur, car la différence de température serait de 150°C dans cet exemple) elle n'atteindrait jamais la température de la plaque chauffante et toute l'énergie absorbée passerait en changement d'état. Par contre, une fois tout évaporé, si on maintenait la chaleur dans une enceinte, la température de la vapeur s'équilibrerait avec la température de la plaque pour atteindre 250°C.

[apprenti-soudeur]

Vous connaissez l'adage : ce qui se conçoit bien s'explique aisément...

Le plus important, c'est pour ça que je l'ai mis en gras, c'est de distinguer chaleur et température : ce sont deux concepts intimement liés, mais qui précisément pour cela sont piégeux quand on prend l'un pour l'autre.

Ils sont lié car la quantité de chaleur contenu dans le radiateur et dans le verre d'eau est liée à leur température. La chaleur ce n'est rien d'autre que la somme de l'énergie d'agitation thermique de toutes les molécules du système. Mais ils se distinguent par le fait que le système peut absorber de la chaleur sans changer de température. C'est le cas quand le verre a atteint la même température que le radiateur. Ce serait également le cas si au lieu d'un radiateur on avait une plaque chauffante à mettons 250°C qui portait l'eau à 100°C. A ce moment là, au point d'ébullition, la température de l'eau cesserait d'augmenter : l'eau liquide aurait beau continuer d'absorber de l'énergie (avec un fort débit de chaleur, car la différence de température serait de 150°C dans cet exemple) elle n'atteindrait jamais la température de la plaque chauffante et toute l'énergie absorbée passerait en changement d'état. Par contre, une fois tout évaporé, si on maintenait la chaleur dans une enceinte, la température de la vapeur s'équilibrerait avec la température de la plaque pour atteindre 250°C.

Bonjour,

Je comprends mieux la différence entre chaleur et température, enfin je crois , la chaleur est liée au transfert thermique, la quantité de chaleur échangée est proportionnelle à la différence de température des éléments.
Chaque élément possède une capacité thermique à volume constant et à pression constante. Je ne pourrais pas faire une explication de l'enthalpie, mais grâce à vos interventions, j'y vois plus clair.

Je ne cherche pas à être un expert en la matière, je n'y arriverais pas d'ailleurs, mais le sujet est intéressant.

En fait, mes interrogations portent sur le fonctionnement des machines à vapeur.

Pour votre exemple avec la plaque chauffante, est ce qu'une vapeur d'eau à haute température provoquerait plus d'oxydation sur les métaux ? ( je pense aux détériorations que peut subir une machine thermique )
Est qu'il existe une relation pour déterminer le volume de vapeur qu'occupe un gramme d'eau évaporé.

ps : je vais aussi essayer de penser en Joule.