Quantité de chaleur : calcul rédigé et courbe d'échauffement

Outil en ligne pour calculer la quantité de chaleur lors de l'échauffement et du refroidissement, de la fusion et de la solidification, de l'ébullition et de la condensation. Il trace la courbe de la température en fonction du temps avec ses segments annotés et rédige la solution au format « Données — SI — Résolution — Réponse ».

Comment résoudre un exercice sur la quantité de chaleur

3 étapes

Collez l'énoncé dans le champ ou choisissez à la main la substance, la masse et les températures.

Vérifiez que l'outil a bien compris l'énoncé et, si besoin, choisissez ce qu'il faut chercher.

Recopiez la solution et le graphique dans votre cahier ou enregistrez-les en PDF.

Résolvez un exercice de calorimétrie et tracez la courbe de fusion

Énoncé de l'exercice

Substance

Masse ou volume

Température initiale

Température finale

Origine de la chaleur

Chercher

Graphique

Parcourez le graphique : la température, l'étape et la chaleur reçue en ce point s'afficheront ici.

Tableau des points du graphique

Vérifier votre réponse

Saisissez la réponse que vous avez obtenue : l'outil indique si elle est juste et, sinon, où se trouve probablement l'erreur.

Ma réponse

Exercices d'exemple

Fusion et solidification

Ébullition et condensation

Combustibles, chauffage, rendement

Bilan thermique

Tables de valeurs

En gris : valeurs absentes de la table choisie ; elles proviennent de la référence.

Valeurs de table

Manuel russe (Peryshkin, 8e année)Lf de la glace 3,4·10⁵, c de l'eau 4200, comme dans les corrigés du recueil Examen OGE (Russie)Lf de la glace 3,3·10⁵, c du plomb 130, q de l'alcool 2,9·10⁷ Examen EGE (Russie)c du cuivre 380, c de l'aluminium 900, c en J/(kg·K) Référence (valeurs précises)eau 4186, glace 2100, vapeur 2010 ; métaux selon le CRC Cours de chimie (États-Unis)4,184 et 2,09 J/(g·°C), 334 et 2260 J/g

Fonctionnalités

Collez l'énoncé d'un exercice du manuel : l'outil trouve la substance, la masse, les températures et ce qu'il faut chercher, puis montre comment il l'a compris.

Tout parcours par étapes : glace à −20 °C → eau → vapeur à 120 °C et retour, avec les formules Q = mcΔθ, Q = mLf et Q = mLv pour chaque segment.

Courbe de la température en fonction du temps ou de la chaleur : lettres A, B, C aux changements de pente, paliers de fusion et d'ébullition, mode « Comme dans le cahier » avec l'échelle d'un carreau.

Problèmes inverses : jusqu'à quelle température on chauffe, quelle masse de glace fond, quelle masse on peut chauffer, combien de temps et de combustible il faut, quel est le rendement.

Bilan thermique pour 2 à 5 corps et un récipient calorimétrique, y compris quand toute la glace ne fond pas et que la température s'établit à 0 °C.

Valeurs selon la table choisie : référence précise, cours de chimie américain ou manuels russes (Peryshkin, OGE, EGE), pour que la réponse coïncide avec votre manuel.

Pourquoi les réponses correspondent au manuel

La réponse dépend des valeurs de table utilisées : selon le manuel, la chaleur latente de fusion de la glace vaut 3,33·10⁵, 3,34·10⁵ ou 3,4·10⁵ J/kg, et la capacité thermique massique du cuivre 380, 385 ou 400 J/(kg·°C). C'est pourquoi les valeurs viennent de la table choisie et, si une grandeur n'y figure pas, la solution le dit clairement. Les problèmes inverses suivent la même démarche que le manuel : on vérifie d'abord si la chaleur suffit pour atteindre la température de fusion, puis pour faire fondre toute la substance, et seulement ensuite on calcule la masse qui fond.

Questions fréquentes

Pourquoi la température ne change-t-elle pas pendant la fusion alors qu'on continue à chauffer ?

L'énergie ne sert pas à accélérer l'agitation des particules, mais à rompre le réseau cristallin : les particules quittent leurs positions et la substance passe à l'état liquide. Tant que le dernier cristal n'a pas fondu, la température reste égale à la température de fusion ; le graphique présente donc un palier horizontal. Sa longueur est proportionnelle à m·Lf : plus la chaleur latente de fusion et la masse sont grandes, plus le palier est long.

Comment tracer la courbe si l'énoncé ne donne pas la puissance de chauffage ?

On considère que la source de chaleur est la même à toutes les étapes : le temps est alors proportionnel à la chaleur reçue, et la longueur de chaque segment est proportionnelle à son Q. L'échelle du temps est libre, les températures sont indiquées exactement. Si la substance est prise à sa température de fusion, la courbe commence directement par le palier. En mode « Comme dans le cahier », l'outil choisit l'échelle d'un carreau pour que les points tombent sur les lignes du quadrillage.

Pourquoi ma réponse diffère-t-elle de quelques pour cent de celle du manuel ?

Presque toujours à cause des valeurs de table. Selon les sources, la capacité thermique massique de l'eau vaut 4186, 4184 ou 4200 J/(kg·°C), la chaleur latente de fusion de la glace 333, 334 ou 340 kJ/kg, celle de vaporisation 2,26·10⁶ ou 2,3·10⁶ J/kg. Choisissez dans les réglages la table de votre manuel ou saisissez les nombres de l'énoncé. La vérification de votre réponse indique avec quelle table elle est juste.

On met de la glace dans de l'eau tiède : pourquoi obtient-on 0 °C sans que toute la glace fonde ?

En se refroidissant jusqu'à 0 °C, l'eau tiède ne peut céder qu'une quantité limitée de chaleur. Si elle est inférieure à ce qu'il faut pour porter la glace à 0 °C et la faire fondre entièrement, seule une partie de la glace fond et le verre se stabilise à 0 °C : à cette température, la glace et l'eau sont en équilibre. La masse de glace fondue est égale à la chaleur restante divisée par Lf.

Pourquoi la glace et l'eau n'ont-elles pas la même capacité thermique massique, alors que c'est la même substance ?

La capacité thermique dépend non seulement de la substance, mais aussi de son état : 2100 J/(kg·°C) pour la glace, 4186 pour l'eau et environ 2010 pour la vapeur d'eau. L'échauffement de la glace et celui de l'eau sont donc des étapes différentes, avec des formules différentes, et leurs pentes diffèrent sur le graphique : à puissance égale, la glace s'échauffe presque deux fois plus vite que l'eau.

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Pourquoi la température ne change-t-elle pas pendant la fusion alors qu'on continue à chauffer ?

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Pourquoi ma réponse diffère-t-elle de quelques pour cent de celle du manuel ?

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