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Explication des différences de capacité calorifique massique.



  1. #1
    GeLe5000

    Explication des différences de capacité calorifique massique.


    ------

    Bonjour.

    Dans le livre "Physique, Hecht, de boeck, 2013", on trouve p574 un tableau donnant les valeurs de capacité calorifique massique (c) de différentes substances, par exemple l'Aluminium (0.90 kJ/kg.K) et le Cuivre (0.39 kJ/kg.K).

    En recevant une même quantité de chaleur, l'Aluminium voit sa température augmenter moins que celle d'une même quantité de Cuivre = il faut fournir plus de chaleur pour augmenter la température d'1 kg d'Aluminium que pour augmenter pareillement la température d'1 kg de Cuivre.

    En p577, on parle de la capacité calorifique molaire (C), soit la capacité calorifique massique multipliée par la masse atomique. Pour les solides à température ambiante, elle vaut pour tous les solides approximativement 25 J/kg. K (loi de Dulong et Petit).

    La différence de capacité calorifique massique entre différents métaux est expliquée par le fait que des atomes plus massiques sont moins nombreux dans une même quantité de matière. Donc la chaleur reçue se répartit sur un moins grand nombre d'atomes, chacun acquérant une plus grande énergie cinétique, responsable de l'échauffement du thermomètre. Donc le Cuivre (masse atomique : 63.5) va donner une température plus élevée que l'Aluminium (masse atomique : 27).

    Dès lors, je ne comprends pas.

    Si un perce un trou dans un bloc de Cuivre pour y placer la partie sensible d'un thermomètre, et le même trou dans un bloc d'Aluminium, le thermomètre sera exposé à la même surface de métal. En utilisant le rapport des masses atomiques (63.5/27), le thermomètre sera exposé à 2.35 fois plus de collisions avec les atomes de l'Aluminium (plus nombreux) qu'avec les atomes de Cuivre (moins nombreux).
    Si l'énergie thermique se répartit sur un moins grand nombre d'atomes dans le cas du Cuivre, causant une plus grande augmentation de leur énergie cinétique, cette augmentation est contrebalancée par le plus grand nombre d'atomes présents sur la même surface d'Aluminium.

    Donc la même quantité d'énergie devrait être transmise au thermomètre, non ?

    -----

  2. #2
    LPFR

    Re : Explication des différences de capacité calorifique massique.

    Bonjour.
    Ce qui compte dans l’équilibre thermique n’est pas le nombre de collisions. L’énergie thermique pour chaque particule (atome ou électron libre) est 1/3 kT par degré de liberté. Indépendamment de la masse de la particule.
    Au revoir.

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