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N°5 - Calcul des quantités de chaleur sensible - niv 4

N°5 - Calcul des quantités de chaleur sensible - niv 4

En formation de niveau 5 (CAP), on n'étudiera pas ce §, ni les suivants.          



L'apport de chaleur peut entraîner une variation de température ou un changement d’état physique tel que le passage de l’état solide à l’état liquide.

- Lorsque la chaleur apportée ou retirée à la matière n'entraîne qu'une variation de la température, sans changement d'état physique, on parle de chaleur sensible.
- Lorsque la chaleur apportée ou retirée entraîne un changement d'état physique sans variation de la température on parle de chaleur latente.
- Lorsque que la chaleur apportée ou retirée entraîne un changement d'état physique et une variation de la température, on parle de chaleur totale.



Nous allons apprendre à calculer les quantités de chaleur sensible.

Si l'on connaît la chaleur massique d'un corps, on sait combien il faudra lui apporter de chaleur pour en élever 1 [kg] de 1 [°C ou K]. Si l'on travaille sur plusieurs kg, il suffira de multiplier par le nombre de kg, si l'on élève la température de plusieurs degrés, il suffira de multiplier par le nombre de degrés :

Q = M x C x ΔT

Avec :
Q : Quantité de chaleur en [kJ]
M : Masse traitée en [kg]
C : Chaleur massique en [kJ/kg.K]
ΔT : écart de température d'élévation

Remarque : « Δ » est une ancienne lettre grecque (prononcée delta) veut dire « écart de ». « ΔT » est donc l’écart de température, que l’on peut aussi écrire DT. Donc :

Q = M × C× ΔT = M × C× DT

Question

Q1: Quelle quantité de chaleur faut-t-il en [kJ], pour réchauffer 3 [kg] d'eau de 1 [°C] (ou de 1 [K] ?

12,54 [KJ]

Explication :

La chaleur massique de l'eau est de 4,18 [kJ / kg K]
La quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 [°C] (ou 1 [K)] une masse de 3 [kg] d'eau sera de :
3 x 4,18 x 1 = 12,54 [kJ]

Question

Q2: Quelle quantité de chaleur faut-t-il en [kJ], pour réchauffer 1 [kg] d'eau de 85 [°C]?

355,3 [kJ]

Explication :

La chaleur massique de l'eau est de 4,18 [kJ / kg K]
La quantité de chaleur nécessaire pour élever de 85 [°C] (ou 85 [K])une masse de 1 [kg] d'eau sera de :
1 x 4,18 x 85 = 355,3 [kJ]

Question

Q3: Quelle quantité de chaleur faut-t-il, en [kJ], pour réchauffer 3 [kg] d'eau de 10 à 35 [°C]?

313,5 [kJ]

Explication :

La chaleur massique de l'eau est de 4,18 [kJ / kg K]
La quantité de chaleur nécessaire pour élever de 10 à 35 [°C], soit une élévation de 25 [K] une masse de 3 [kg] d'eau sera de :
3 x 4,18 x 25 = 313,5 [kJ]

Question

Q4: Quelle quantité de chaleur (en [kJ]) faudra-t-il enlever à 3500 [kg] d'eau pour les refroidir de 12 [°C] à 6 [°C]?

87 780 [kJ]

Explication :

La chaleur massique de l'eau est de 4,18 [kJ / kg K]
La quantité de chaleur nécessaire pour abaisser de 12 à 6 [°C], soit un abaissement de 6 [K] une masse de 3500 [kg] d'eau sera de :
3 500 x 4,18 x 6 = 87 780 [kJ]

Question

Q5: Quelle quantité de chaleur (en [kJ]) faudra-t-il pour réchauffer 150 [kg] d'air de 5 à 25 [°C] (C air = 1 [kJ/kg K])?

3 000 [kJ]

Explication :

La chaleur massique de l'air est de 1 [kJ / kg K]
La quantité de chaleur nécessaire pour réchauffer de l'air de 5 à 25 [°C], soit une élévation de 20 [K] une masse de 150 [kg] d'air sera de :
150 x 1 x 20 = 3 000 [kJ]





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