Capacité thermique massique – chauffer différents matériaux

Ce qu’elle montre

La capacité thermique massique c est l'énergie nécessaire pour élever de 1 K la température de 1 kg d'une substance ; l'énergie transférée vaut donc Q = m·c·Δt. Dans la simulation, deux échantillons de même masse partent de la même température et reçoivent de la chaleur au même rythme P, sans pertes. Leur température augmente linéairement avec le temps, avec une pente P/(m·c). L'eau, avec c = 4200 J/(kg·K), se réchauffe le plus lentement ; le cuivre, à 380 J/(kg·K), le plus vite. Cela explique pourquoi l'eau sert de fluide de refroidissement et pourquoi les régions côtières connaissent de plus faibles écarts de température entre le jour et la nuit.

Mode d’emploi

Choisissez deux substances pour Matériau A et Matériau B, par exemple l'eau et l'aluminium, et laissez-les chauffer pendant la même durée. Comparez les hausses de température indiquées par les thermomètres et les pentes du graphique, puis rapprochez leur rapport de celui des valeurs de c. Cliquez sur Réchauffer après avoir modifié Masse de chaque échantillon ou Puissance de la source de chaleur, et observez comment les pentes changent alors que leur rapport reste le même.

Paramètres modifiables

• Matériau A Eau, Huile de cuisine, Aluminium, Cuivre, Fer
• Matériau B Eau, Huile de cuisine, Aluminium, Cuivre, Fer
• Masse de chaque échantillon 0,1–3 kg
• Puissance de la source de chaleur 50–1500 W
• Température initiale 0–40 °C

Questions à explorer

1. Après la même durée de chauffage, quel matériau voit sa température augmenter le plus, et pourquoi ?
2. Si la masse de chaque échantillon double, comment varie la pente du graphique température-temps ?
3. Pourquoi les casseroles sont-elles souvent en métal de faible capacité thermique massique ?