Introduisons maintenant une caractéristique thermodynamique très importante appelée capacité thermique systèmes(traditionnellement désigné par la lettre AVEC avec des indices différents).

Capacité thermique - valeur additif, cela dépend de la quantité de substance dans le système. C’est pourquoi ils introduisent également la capacité thermique spécifique

Et capacité thermique molaire

Puisque la quantité de chaleur n’est pas fonction de l’état et dépend du processus, la capacité thermique dépendra également de la méthode de fourniture de chaleur au système. Pour comprendre cela, rappelons la première loi de la thermodynamique. Diviser l'égalité ( 2.4) par incrément élémentaire de température absolue dT, on obtient la relation

Le deuxième terme, comme nous l'avons vu, dépend du type de processus. Notons que dans le cas général d'un système non idéal, dont l'interaction de particules (molécules, atomes, ions, etc.) ne peut être négligée (voir par exemple le § 2.5 ci-dessous, qui considère le gaz de van der Waals), la l'énergie dépend non seulement de la température, mais aussi du volume du système. Cela s'explique par le fait que l'énergie d'interaction dépend de la distance entre les particules en interaction. Lorsque le volume du système change, la concentration des particules change, en conséquence, la distance moyenne entre elles change et, par conséquent, l'énergie d'interaction et toute l'énergie interne du système changent. En d’autres termes, dans le cas général d’un système non idéal

Ainsi, dans le cas général, le premier terme ne peut pas s'écrire sous la forme d'une dérivée totale ; la dérivée totale doit être remplacée par une dérivée partielle avec une indication supplémentaire de la valeur constante à laquelle elle est calculée. Par exemple, pour un processus isochore :

.

Ou pour un procédé isobare

La dérivée partielle incluse dans cette expression est calculée à l'aide de l'équation d'état du système, écrite sous la forme . Par exemple, dans le cas particulier d’un gaz parfait

cette dérivée est égale

.

Nous considérerons deux cas particuliers correspondant au processus d'apport de chaleur :

• volume constant ;
• pression constante dans le système.

Dans le premier cas, travaillez dA = 0 et on obtient la capacité thermique CV gaz parfait à volume constant :

Compte tenu de la réserve ci-dessus, pour un système non idéal, la relation (2.19) doit s'écrire sous la forme générale suivante

Remplacer dans 2.7 sur , et sur on obtient immédiatement :

.

Pour calculer la capacité thermique d'un gaz parfait Avec pà pression constante ( dp = 0) nous prendrons en compte cela à partir de l'équation ( 2.8) suit l'expression d'un travail élémentaire avec un changement infinitésimal de température

En fin de compte, nous obtenons

En divisant cette équation par le nombre de moles de substance dans le système, nous obtenons une relation similaire pour les capacités thermiques molaires à volume et pression constants, appelée La relation de Mayer

Pour référence, nous présentons une formule générale - pour un système arbitraire - reliant les capacités thermiques isochore et isobare :

Les expressions (2.20) et (2.21) sont obtenues à partir de cette formule en y substituant l'expression de l'énergie interne d'un gaz parfait et en utilisant son équation d'état (voir ci-dessus) :

.

La capacité thermique d'une masse donnée d'une substance à pression constante est supérieure à la capacité thermique à volume constant, car une partie de l'énergie fournie est dépensée pour effectuer un travail et pour le même chauffage, plus de chaleur est nécessaire. Notez que de (2.21) la signification physique de la constante des gaz suit :

Ainsi, la capacité thermique s'avère dépendre non seulement du type de substance, mais également des conditions dans lesquelles se produit le processus de changement de température.

Comme on le voit, les capacités thermiques isochores et isobares d'un gaz parfait ne dépendent pas de la température du gaz ; pour les substances réelles, ces capacités thermiques dépendent aussi, d'une manière générale, de la température elle-même ; T.

Les capacités thermiques isochore et isobare d'un gaz parfait peuvent être obtenues directement à partir de la définition générale, si l'on utilise les formules obtenues ci-dessus ( 2.7) et (2.10) pour la quantité de chaleur reçue par un gaz parfait au cours de ces processus.

Pour un processus isochore, l'expression de CV découle de ( 2.7):

Pour un processus isobare, l'expression de Sp découle de (2.10) :

Pour capacités calorifiques molaires cela donne les expressions suivantes

Le rapport des capacités thermiques est égal à l'exposant adiabatique :

Au niveau thermodynamique, il est impossible de prédire la valeur numérique g; nous n'avons réussi à le faire qu'en considérant les propriétés microscopiques du système (voir expression (1.19), ainsi que ( 1.28) pour un mélange de gaz). À partir des formules (1.19) et (2.24), découlent des prédictions théoriques pour les capacités calorifiques molaires des gaz et l'exposant adiabatique.

Gaz monoatomiques (je = 3):

Gaz diatomiques (je = 5):

Gaz polyatomiques (je = 6):

Les données expérimentales pour diverses substances sont présentées dans le tableau 1.

Tableau 1

On peut voir que le modèle simple des gaz parfaits décrit généralement assez bien les propriétés des gaz réels. Veuillez noter que la coïncidence a été obtenue sans tenir compte des degrés de liberté vibrationnels des molécules de gaz.

Nous avons également donné les valeurs de la capacité thermique molaire de certains métaux à température ambiante. Si nous imaginons le réseau cristallin d'un métal comme un ensemble ordonné de billes solides reliées par des ressorts aux billes voisines, alors chaque particule ne peut vibrer que dans trois directions ( je compte = 3), et chacun de ces degrés de liberté est associé à une cinétique k V T/2 et la même énergie potentielle. Par conséquent, la particule cristalline a une énergie interne (vibratoire) kVT. En multipliant par le nombre d'Avogadro, on obtient l'énergie interne d'une taupe

d'où vient la valeur de la capacité thermique molaire ?

(En raison du faible coefficient de dilatation thermique des solides, ils ne se distinguent pas avec p Et CV). La relation donnée pour la capacité thermique molaire des solides est appelée Loi de Dulong et Petit et le tableau montre un bon accord avec la valeur calculée

avec expérience.

Parlant du bon accord entre les relations données et les données expérimentales, il convient de noter qu’il n’est observé que dans une certaine plage de température. En d’autres termes, la capacité thermique du système dépend de la température et les formules (2.24) ont une portée limitée. Regardons d'abord la figure. 2.10, qui montre la dépendance expérimentale de la capacité thermique avec télévision hydrogène gazeux à partir de la température absolue T.

Riz. 2.10. Capacité thermique molaire de l'hydrogène gazeux H2 à volume constant en fonction de la température (données expérimentales)

Ci-dessous, par souci de concision, nous parlons de l'absence de certains degrés de liberté dans les molécules dans certaines plages de température. Rappelons encore une fois que ce dont nous parlons réellement est le suivant. Pour des raisons quantiques, la contribution relative à l'énergie interne d'un gaz des différents types de mouvement dépend en réalité de la température et, dans certains intervalles de température, peut être si petite que dans une expérience - toujours réalisée avec une précision finie - elle est imperceptible. Le résultat de l’expérience donne l’impression que ces types de mouvements n’existent pas et qu’il n’existe pas de degrés de liberté correspondants. Le nombre et la nature des degrés de liberté sont déterminés par la structure de la molécule et la tridimensionnalité de notre espace – ils ne peuvent pas dépendre de la température.

La contribution à l'énergie interne dépend de la température et peut être faible.

À des températures inférieures 100 K capacité thermique

ce qui indique l'absence de degrés de liberté de rotation et de vibration dans la molécule. Ensuite, avec l'augmentation de la température, la capacité thermique augmente rapidement jusqu'à la valeur classique

caractéristique d'une molécule diatomique avec une liaison rigide dans laquelle il n'y a pas de degrés de liberté vibrationnels. À des températures supérieures 2 000 K la capacité thermique montre un nouveau saut vers la valeur

Ce résultat indique l’apparition de degrés de liberté vibrationnels. Mais tout cela semble encore inexplicable. Pourquoi une molécule ne peut-elle pas tourner à basse température ? Et pourquoi les vibrations dans la molécule ne se produisent-elles qu’à des températures très élevées ? Le chapitre précédent a donné un bref examen qualitatif des raisons quantiques de ce comportement. Et maintenant, nous ne pouvons que répéter que toute la question se résume à des phénomènes spécifiquement quantiques qui ne peuvent être expliqués du point de vue de la physique classique. Ces phénomènes sont discutés en détail dans les sections suivantes du cours.

Informations Complémentaires

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics, Science, 1977 - p.236 - tableau des températures caractéristiques d'activation des degrés de liberté vibrationnels et rotationnels des molécules pour certains gaz spécifiques ;

Passons maintenant à la Fig. 2.11, représentant la dépendance des capacités calorifiques molaires de trois éléments chimiques (cristaux) sur la température. À haute température, les trois courbes tendent vers la même valeur

la loi Dulong et Petit correspondante. Le plomb (Pb) et le fer (Fe) ont pratiquement déjà cette valeur limite de capacité thermique à température ambiante.

Riz. 2.11. Dépendance de la capacité thermique molaire de trois éléments chimiques - cristaux de plomb, de fer et de carbone (diamant) - sur la température

Pour le diamant (C), cette température n'est pas encore assez élevée. Et à basse température, les trois courbes montrent un écart significatif par rapport à la loi de Dulong et Petit. C'est une autre manifestation des propriétés quantiques de la matière. La physique classique s’avère impuissante à expliquer bon nombre des phénomènes observés à basse température.

Informations Complémentaires

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer Introduction à la physique moléculaire et à la thermodynamique, Ed. IL, 1962 - pp. 106-107, partie I, § 12 - contribution des électrons à la capacité thermique des métaux à des températures proches du zéro absolu ;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. Connaissez-vous la physique ? Bibliothèque "Quantum", numéro 82, Science, 1992. Page 132, question 137 : quels corps ont la plus grande capacité thermique (voir réponse page 151) ;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Perelman Ya.I. Connaissez-vous la physique ? Bibliothèque "Quantum", numéro 82, Science, 1992. Page 132, question 135 : sur le chauffage de l'eau dans trois états - solide, liquide et vapeur (pour la réponse, voir page 151) ;

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - encyclopédie physique. Calorimétrie. Des méthodes de mesure des capacités thermiques sont décrites.

Convertisseur de longueur et de distance Convertisseur de masse Convertisseur de mesures de volume de produits en vrac et de produits alimentaires Convertisseur de surface Convertisseur de volume et d'unités de mesure dans les recettes culinaires Convertisseur de température Convertisseur de pression, contrainte mécanique, module d'Young Convertisseur d'énergie et de travail Convertisseur de puissance Convertisseur de force Convertisseur de temps Convertisseur de vitesse linéaire Convertisseur d'angle plat Efficacité thermique et efficacité énergétique Convertisseur de nombres dans divers systèmes numériques Convertisseur d'unités de mesure de quantité d'informations Taux de change Vêtements et pointures pour femmes Tailles de vêtements et chaussures pour hommes Convertisseur de vitesse angulaire et de fréquence de rotation Convertisseur d'accélération Convertisseur d'accélération angulaire Convertisseur de densité Convertisseur de volume spécifique Convertisseur de moment d'inertie Convertisseur de moment de force Convertisseur de couple Convertisseur de chaleur spécifique de combustion (en masse) Convertisseur de densité d'énergie et de chaleur spécifique de combustion (en volume) Convertisseur de différence de température Convertisseur de coefficient de dilatation thermique Convertisseur de résistance thermique Convertisseur de conductivité thermique Convertisseur de capacité thermique spécifique Convertisseur d'exposition énergétique et de puissance de rayonnement thermique Convertisseur de densité de flux thermique Convertisseur de coefficient de transfert de chaleur Convertisseur de débit volumique Convertisseur de débit massique Convertisseur de débit molaire Convertisseur de densité de débit massique Convertisseur de concentration molaire Convertisseur de concentration massique en solution Dynamique (absolu) Convertisseur de viscosité Convertisseur de viscosité cinématique Convertisseur de tension superficielle Convertisseur de perméabilité à la vapeur Convertisseur de perméabilité à la vapeur et de taux de transfert de vapeur Convertisseur de niveau sonore Convertisseur de sensibilité du microphone Convertisseur de niveau de pression acoustique (SPL) Convertisseur de niveau de pression acoustique avec pression de référence sélectionnable Convertisseur de luminance Convertisseur d'intensité lumineuse Convertisseur d'éclairement Convertisseur de résolution informatique Convertisseur de fréquence et de longueur d'onde Puissance dioptrique et distance focale Puissance dioptrique et grossissement de l'objectif (×) Convertisseur de charge électrique Convertisseur de densité de charge linéaire Convertisseur de densité de charge de surface Convertisseur de densité de charge volumique Convertisseur de courant électrique Convertisseur de densité de courant linéaire Convertisseur de densité de courant de surface Convertisseur d'intensité de champ électrique Potentiel électrostatique et convertisseur de tension Convertisseur de résistance électrique Convertisseur de résistivité électrique Convertisseur de conductivité électrique Convertisseur de conductivité électrique Capacité électrique Convertisseur d'inductance Convertisseur de calibre de fil américain Niveaux en dBm (dBm ou dBm), dBV (dBV), watts, etc. unités Convertisseur de force magnétomotrice Convertisseur d'intensité de champ magnétique Convertisseur de flux magnétique Convertisseur d'induction magnétique Rayonnement. Convertisseur de débit de dose absorbée par rayonnement ionisant Radioactivité. Convertisseur de désintégration radioactive Rayonnement. Convertisseur de dose d'exposition Rayonnement. Convertisseur de dose absorbée Convertisseur de préfixe décimal Transfert de données Convertisseur d'unités de typographie et de traitement d'images Convertisseur d'unités de volume de bois Calcul de la masse molaire Tableau périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev

Valeur initiale

Valeur convertie

joule par kilogramme par kelvin joule par kilogramme par °C joule par gramme par °C kilojoule par kilogramme par kelvin kilojoule par kilogramme par °C calorie (IT) par gramme par °C calorie (IT) par gramme par °F calorie ( therm. ) par gramme par °C kilocalorie (int.) par kg par °C calorie (therm.) par kg par °C kilocalorie (int.) par kg par kelvin kilocalorie (int.) par kg par kelvin kgf-mètre par kilogramme par kelvin livre-force pied par livre par °Rankine BTU (int.) par livre par °F BTU (therm.) par livre par °F BTU (int.) par livre par °Rankine BTU (int.) par livre par °Rankine BTU (int.) par livre par °C chaud. unités par livre par °C

En savoir plus sur la capacité thermique spécifique

informations générales

Les molécules se déplacent sous l'influence de la chaleur - ce mouvement est appelé diffusion moléculaire. Plus la température d'une substance est élevée, plus les molécules se déplacent rapidement et plus la diffusion est intense. Le mouvement des molécules est affecté non seulement par la température, mais aussi par la pression, la viscosité d'une substance et sa concentration, la résistance à la diffusion, la distance parcourue par les molécules lorsqu'elles se déplacent et leur masse. Par exemple, si nous comparons la façon dont le processus de diffusion se produit dans l'eau et dans le miel, lorsque toutes les autres variables, à l'exception de la viscosité, sont égales, il est alors évident que les molécules dans l'eau se déplacent et diffusent plus rapidement que dans le miel, car le miel a une viscosité plus élevée.

Les molécules ont besoin d’énergie pour se déplacer, et plus elles se déplacent vite, plus elles ont besoin d’énergie. La chaleur est l’un des types d’énergie utilisés dans ce cas. Autrement dit, si vous maintenez une certaine température dans une substance, les molécules se déplaceront et si la température augmente, le mouvement s'accélérera. L'énergie sous forme de chaleur est obtenue en brûlant des combustibles tels que le gaz naturel, le charbon ou le bois. Si vous chauffez plusieurs substances en utilisant la même quantité d’énergie, certaines substances chaufferont probablement plus rapidement que d’autres en raison d’une diffusion plus importante. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique décrivent précisément ces propriétés des substances.

Chaleur spécifique détermine la quantité d'énergie (c'est-à-dire de chaleur) nécessaire pour modifier la température d'un corps ou d'une substance d'une certaine masse d'une certaine quantité. Cette propriété est différente de capacité thermique, qui détermine la quantité d'énergie nécessaire pour modifier la température d'un corps entier ou d'une substance jusqu'à une certaine température. Dans les calculs de capacité thermique, contrairement à la capacité thermique spécifique, la masse n'est pas prise en compte. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique sont calculées uniquement pour les substances et les corps dans un état d'agrégation stable, par exemple pour les solides. Cet article aborde ces deux concepts car ils sont interdépendants.

Capacité thermique et capacité thermique spécifique des matériaux et substances

Les métaux

Les métaux ont une structure moléculaire très solide car la distance entre les molécules des métaux et des autres solides est beaucoup plus petite que celle des liquides et des gaz. Pour cette raison, les molécules ne peuvent se déplacer que sur de très courtes distances et, par conséquent, pour les faire se déplacer à des vitesses plus élevées, il faut beaucoup moins d'énergie que pour les molécules de liquides et de gaz. En raison de cette propriété, leur capacité thermique spécifique est faible. Cela signifie qu’il est très facile d’augmenter la température du métal.

Eau

D'autre part, l'eau a une capacité thermique spécifique très élevée, même par rapport à d'autres liquides, il faut donc beaucoup plus d'énergie pour chauffer une unité de masse d'eau d'un degré, par rapport aux substances qui ont une capacité thermique spécifique inférieure. L'eau a une capacité thermique élevée en raison des liaisons fortes entre les atomes d'hydrogène de la molécule d'eau.

L'eau est l'un des principaux composants de tous les organismes vivants et plantes sur Terre, sa capacité thermique spécifique joue donc un rôle important pour la vie sur notre planète. En raison de la capacité thermique spécifique élevée de l'eau, la température du liquide dans les plantes et la température du liquide de la cavité dans le corps des animaux changent peu, même par temps très froid ou très chaud.

L'eau fournit un système permettant de maintenir le régime thermique tant chez les animaux que chez les plantes, ainsi qu'à la surface de la Terre dans son ensemble. Une grande partie de notre planète est recouverte d’eau, l’eau joue donc un rôle important dans la régulation du temps et du climat. Même avec une grande quantité de chaleur résultant de l'influence du rayonnement solaire sur la surface de la Terre, la température de l'eau des océans, des mers et d'autres plans d'eau augmente progressivement, et la température environnante change également lentement. D’un autre côté, l’effet sur la température de l’intensité thermique du rayonnement solaire est important sur les planètes sans grandes surfaces recouvertes d’eau, comme la Terre, ou dans les zones de la Terre où l’eau est rare. Ceci est particulièrement visible si l’on regarde la différence entre les températures diurnes et nocturnes. Par exemple, près de l’océan, la différence entre les températures diurnes et nocturnes est faible, mais dans le désert, elle est énorme.

La capacité thermique élevée de l’eau signifie également que l’eau non seulement se réchauffe lentement, mais qu’elle se refroidit également lentement. En raison de cette propriété, l'eau est souvent utilisée comme réfrigérant, c'est-à-dire comme liquide de refroidissement. De plus, il est rentable d’utiliser l’eau en raison de son faible prix. Dans les climats froids, l’eau chaude circule dans des tuyaux pour le chauffage. Mélangé à l'éthylène glycol, il est utilisé dans les radiateurs des voitures pour refroidir le moteur. Ces liquides sont appelés antigel. La capacité thermique de l'éthylène glycol est inférieure à la capacité thermique de l'eau, donc la capacité thermique d'un tel mélange est également inférieure, ce qui signifie que l'efficacité d'un système de refroidissement avec antigel est également inférieure à celle d'un système avec de l'eau. Mais il faut s’en accommoder, car l’éthylène glycol empêche l’eau de geler en hiver et d’endommager les canaux du système de refroidissement de la voiture. Plus d'éthylène glycol est ajouté aux liquides de refroidissement conçus pour les climats plus froids.

Capacité thermique au quotidien

Toutes choses égales par ailleurs, la capacité thermique des matériaux détermine la rapidité avec laquelle ils chauffent. Plus la chaleur spécifique est élevée, plus il faut d’énergie pour chauffer ce matériau. Autrement dit, si deux matériaux avec des capacités thermiques différentes sont chauffés avec la même quantité de chaleur et dans les mêmes conditions, alors la substance avec une capacité thermique inférieure chauffera plus rapidement. Au contraire, les matériaux à haute capacité thermique chauffent et restituent la chaleur plus lentement dans l’environnement.

Ustensiles et vaisselle de cuisine

Le plus souvent, nous choisissons les matériaux pour la vaisselle et les ustensiles de cuisine en fonction de leur capacité thermique. Cela s'applique principalement aux objets qui entrent en contact direct avec la chaleur, tels que les casseroles, les assiettes, les plats allant au four et autres ustensiles similaires. Par exemple, pour les casseroles et poêles, il est préférable d’utiliser des matériaux à faible capacité thermique, comme les métaux. Cela permet un transfert de chaleur plus facile et plus rapide du radiateur à travers la poêle jusqu'aux aliments et accélère le processus de cuisson.

D'autre part, étant donné que les matériaux à haute capacité thermique retiennent longtemps la chaleur, ils sont bons à utiliser pour l'isolation, c'est-à-dire lorsqu'il est nécessaire de retenir la chaleur des produits et d'éviter qu'elle ne s'échappe dans l'environnement ou, au contraire. , pour éviter que la chaleur de la pièce ne réchauffe les produits réfrigérés. Le plus souvent, ces matériaux sont utilisés pour les assiettes et les tasses dans lesquelles sont servis des aliments et des boissons chauds ou, au contraire, très froids. Ils aident non seulement à maintenir la température du produit, mais empêchent également les personnes de se brûler. Les plats en céramique et en polystyrène expansé sont de bons exemples d'utilisation de tels matériaux.

Produits alimentaires isolants

En fonction d'un certain nombre de facteurs, tels que la teneur en eau et en graisse des aliments, leur capacité thermique et leur capacité thermique spécifique varient. En cuisine, la connaissance de la capacité thermique des aliments permet d'utiliser certains produits pour l'isolation. Placer des produits isolants sur d’autres aliments aidera les aliments en dessous à conserver la chaleur plus longtemps. Si la vaisselle située sous ces produits d'isolation thermique a une capacité thermique élevée, elle libère lentement de la chaleur dans l'environnement. Une fois bien réchauffés, ils perdent de la chaleur et de l'eau encore plus lentement grâce aux produits isolants placés dessus. Ils restent donc chauds plus longtemps.

Un exemple d'aliment calorifuge est le fromage, en particulier sur la pizza et autres plats similaires. Tant qu'il n'est pas fondu, il laisse passer la vapeur d'eau, permettant aux aliments en dessous de refroidir rapidement car l'eau qu'il contient s'évapore et refroidit ainsi les aliments qui le contiennent. Le fromage fondu recouvre la surface du plat et isole les aliments en dessous. Le fromage contient souvent des aliments à forte teneur en eau, comme les sauces et les légumes. Grâce à cela, ils ont une capacité calorifique élevée et retiennent longtemps la chaleur, notamment parce qu'ils sont sous du fromage fondu, qui ne dégage pas de vapeur d'eau. C'est pourquoi la pizza sort du four si chaude que vous pouvez facilement vous brûler avec la sauce ou les légumes, même lorsque la pâte sur les bords est déjà refroidie. La surface de la pizza sous le fromage ne refroidit pas longtemps, ce qui permet de livrer la pizza à domicile dans un sac thermique bien isolé.

Certaines recettes utilisent des sauces de la même manière que du fromage, pour isoler les aliments en dessous. Plus la sauce est riche en matières grasses, mieux elle isole les aliments - les sauces à base de beurre ou de crème sont particulièrement bonnes dans ce cas. Cela est encore dû au fait que la graisse empêche l’évaporation de l’eau et, par conséquent, l’extraction de la chaleur nécessaire à l’évaporation.

En cuisine, des matériaux impropres à l’alimentation sont parfois utilisés pour l’isolation thermique. Les cuisiniers d’Amérique centrale, des Philippines, d’Inde, de Thaïlande, du Vietnam et de nombreux autres pays utilisent souvent des feuilles de bananier à cette fin. Ils peuvent non seulement être collectés dans le jardin, mais également achetés dans un magasin ou un marché - ils sont même importés à ces fins dans des pays où les bananes ne sont pas cultivées. Parfois, du papier d’aluminium est utilisé à des fins d’isolation. Il empêche non seulement l'eau de s'évaporer, mais aide également à retenir la chaleur à l'intérieur en empêchant le transfert de chaleur sous forme de rayonnement. Si vous enveloppez les ailes et autres parties saillantes de l'oiseau dans du papier d'aluminium lors de la cuisson, le papier d'aluminium les empêchera de surchauffer et de brûler.

Cuisiner

Les aliments riches en matières grasses, comme le fromage, ont une faible capacité thermique. Ils chauffent davantage avec moins d'énergie que les aliments à forte capacité thermique et atteignent des températures suffisamment élevées pour que la réaction de Maillard se produise. La réaction de Maillard est une réaction chimique qui se produit entre les sucres et les acides aminés et modifie le goût et l'apparence des aliments. Cette réaction est importante dans certaines méthodes de cuisson, telles que la cuisson du pain et des pâtisseries à partir de farine, la cuisson des aliments au four et la friture. Pour augmenter la température des aliments jusqu'à la température à laquelle cette réaction se produit, des aliments à haute teneur en matières grasses sont utilisés en cuisine.

Le sucre en cuisine

La chaleur spécifique du sucre est encore inférieure à celle des graisses. Le sucre s'échauffant rapidement à des températures supérieures au point d'ébullition de l'eau, son travail en cuisine nécessite le respect des règles de sécurité, notamment lors de la préparation de caramel ou de friandises. Vous devez être extrêmement prudent lorsque vous faites fondre du sucre et ne pas le renverser sur la peau non protégée, car la température du sucre atteint 175°C (350°F) et la brûlure causée par le sucre fondu sera très grave. Dans certains cas, il est nécessaire de vérifier la consistance du sucre, mais cela ne doit jamais être fait à mains nues si le sucre est chauffé. Les gens oublient souvent à quelle vitesse et à quel point le sucre peut chauffer, c'est pourquoi ils se brûlent. En fonction de l'usage du sucre fondu, sa consistance et sa température peuvent être vérifiées à l'eau froide comme décrit ci-dessous.

Les propriétés du sucre et du sirop de sucre changent en fonction de la température à laquelle ils sont cuits. Le sirop de sucre chaud peut être fin, comme le miel le plus fin, épais ou quelque part entre fin et épais. Les recettes de bonbons, caramels et sauces sucrées précisent généralement non seulement la température à laquelle le sucre ou le sirop doit être chauffé, mais également le stade de dureté du sucre, comme le stade « boule molle » ou le stade « boule dure ». . Le nom de chaque étape correspond à la consistance du sucre. Pour déterminer la consistance, le pâtissier dépose quelques gouttes de sirop dans de l'eau glacée et les refroidit. Après cela, la consistance est vérifiée au toucher. Ainsi, par exemple, si le sirop refroidi a épaissi, mais n'a pas durci, mais reste mou et peut être moulé en boule, alors le sirop est considéré comme étant au stade « boule molle ». Si la forme du sirop congelé est très difficile, mais peut toujours être modifiée à la main, alors il est au stade de la « boule dure ». Les confiseurs utilisent souvent un thermomètre alimentaire et vérifient également manuellement la consistance du sucre.

La sécurité alimentaire

Connaissant la capacité thermique des produits, vous pouvez déterminer combien de temps ils doivent être refroidis ou chauffés pour atteindre une température à laquelle ils ne se gâteront pas et à laquelle les bactéries nocives pour le corps sont tuées. Par exemple, pour atteindre une certaine température, les aliments ayant une capacité thermique plus élevée mettent plus de temps à refroidir ou à réchauffer que les aliments ayant une capacité thermique faible. Autrement dit, la durée de cuisson d'un plat dépend des produits qui y sont inclus, ainsi que de la rapidité avec laquelle l'eau s'en évapore. L'évaporation est importante car elle nécessite beaucoup d'énergie. Souvent, pour vérifier à quelle température un plat ou un aliment qu'il contient a chauffé, un thermomètre alimentaire est utilisé. Il est particulièrement pratique de l'utiliser lors de la cuisson du poisson, de la viande et de la volaille.

micro-ondes

L’efficacité avec laquelle un four à micro-ondes chauffe les aliments dépend, entre autres facteurs, de la capacité thermique spécifique de l’aliment. Le rayonnement micro-ondes produit par le magnétron d’un four à micro-ondes accélère le déplacement des molécules d’eau, de graisse et de certaines autres substances, provoquant ainsi un réchauffement des aliments. Les molécules de graisse sont faciles à déplacer en raison de leur faible capacité thermique, c'est pourquoi les aliments gras atteignent des températures plus élevées que les aliments contenant beaucoup d'eau. La température atteinte peut être si élevée qu'elle est suffisante pour la réaction de Maillard. Les produits à forte teneur en eau n'atteignent pas de telles températures en raison de la capacité thermique élevée de l'eau et, par conséquent, la réaction de Maillard ne s'y produit pas.

Les températures élevées atteintes par la graisse du micro-ondes peuvent produire une croûte croustillante sur certains aliments, comme le bacon, mais ces températures peuvent être dangereuses lors de l'utilisation des fours à micro-ondes, surtout si vous ne suivez pas les instructions d'utilisation du four telles que décrites dans le manuel d'instructions. Par exemple, lorsque vous réchauffez ou cuisez des aliments gras au four, vous ne devez pas utiliser d'ustensiles en plastique, car même les ustensiles du four à micro-ondes ne sont pas conçus pour résister aux températures atteintes par les graisses. N'oubliez pas non plus que les aliments gras sont très chauds et mangez-les avec précaution afin de ne pas vous brûler.

Capacité thermique spécifique des matériaux utilisés dans la vie quotidienne

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chaleur spécifique- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys : engl. capacité thermique par unité de masse ; capacité thermique massique ; capacité thermique spécifique vok. Eigenwarme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. capacité thermique massique, f;… … Fizikos terminų žodynas

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chaleur spécifique- chaleur spécifique... Dictionnaire des synonymes chimiques I

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capacité thermique spécifique à pression constante- - [A.S. Goldberg. Dictionnaire de l'énergie anglais-russe. 2006] Sujets : énergie en général EN chaleur spécifique à pression constantecpchaleur spécifique à pression constante ... Guide du traducteur technique

capacité thermique spécifique à volume constant- - [A.S. Goldberg. Dictionnaire de l'énergie anglais-russe. 2006] Thèmes énergie en général EN chaleur spécifique à volume constantchaleur spécifique à volume constantCv ... Guide du traducteur technique

Livres

• Fondements physiques et géologiques de l'étude du mouvement de l'eau dans les horizons profonds, V.V. Trushkin De manière générale, l'ouvrage est consacré à la loi de l'autorégulation de la température de l'eau avec un corps hôte, découverte par l'auteur en 1991. début de l'ouvrage, un état des lieux des connaissances sur la problématique du mouvement des profondeurs...

Chaque écolier est confronté au concept de « chaleur spécifique » dans les cours de physique. Dans la plupart des cas, les gens oublient la définition de l’école et ne comprennent souvent pas du tout la signification de ce terme. Dans les universités techniques, la plupart des étudiants rencontreront tôt ou tard une capacité thermique spécifique. Peut-être dans le cadre de l'étude de la physique, ou peut-être que quelqu'un aura une discipline telle que « l'ingénierie thermique » ou la « thermodynamique technique ». Dans ce cas, vous devrez vous souvenir du programme scolaire. Ainsi, ci-dessous, nous considérons la définition, les exemples et les significations de certaines substances.

Définition

La capacité thermique spécifique est une grandeur physique qui caractérise la quantité de chaleur qui doit être fournie ou retirée d'une unité de substance pour que sa température change d'un degré. Il est important d'annuler que peu importe les degrés Celsius, Kelvin et Fahrenheit, l'essentiel est le changement de température par unité.

La capacité thermique spécifique a sa propre unité de mesure - dans le système international d'unités (SI) - Joule, divisé par le produit d'un kilogramme et d'un degré Kelvin, J/(kg K) ; l'unité non systémique est le rapport d'une calorie au produit d'un kilogramme et d'un degré Celsius, cal/(kg °C). Cette valeur est le plus souvent désignée par la lettre c ou C ; parfois des indices sont utilisés. Par exemple, si la pression est constante, alors l'indice est p, et si le volume est constant, alors v.

Variations de définition

Plusieurs formulations de la définition de la grandeur physique en discussion sont possibles. En plus de ce qui précède, une définition acceptable est que la capacité thermique spécifique est le rapport entre la capacité thermique d'une substance et sa masse. Dans ce cas, il est nécessaire de bien comprendre ce qu'est la « capacité thermique ». Ainsi, la capacité thermique est une grandeur physique qui montre la quantité de chaleur qui doit être fournie à un corps (substance) ou éliminée pour modifier sa température de un. La capacité thermique spécifique d'une substance dont la masse est supérieure à un kilogramme est déterminée de la même manière que pour une valeur unitaire.

Quelques exemples et significations de diverses substances

Il a été déterminé expérimentalement que cette valeur est différente pour différentes substances. Par exemple, la capacité thermique spécifique de l’eau est de 4,187 kJ/(kg K). La plus grande valeur de cette quantité physique pour l'hydrogène est de 14,300 kJ/(kg K), la plus petite pour l'or est de 0,129 kJ/(kg K). Si vous avez besoin d'une valeur pour une substance spécifique, vous devez alors prendre un ouvrage de référence et trouver les tableaux correspondants, ainsi que les valeurs qui vous intéressent. Cependant, les technologies modernes permettent d'accélérer considérablement le processus de recherche - sur n'importe quel téléphone ayant la possibilité de se connecter au World Wide Web, il suffit de taper la question qui vous intéresse dans la barre de recherche, de lancer la recherche et de rechercher le réponse basée sur les résultats. Dans la plupart des cas, vous devez suivre le premier lien. Cependant, il n'est parfois pas nécessaire d'aller ailleurs - la réponse à la question est visible dans une brève description de l'information.

Les substances les plus courantes pour lesquelles la capacité thermique est recherchée, y compris la chaleur spécifique, sont :

• air (sec) - 1,005 kJ/(kg K),
• aluminium - 0,930 kJ/(kg K),
• cuivre - 0,385 kJ/(kg K),
• éthanol - 2,460 kJ/(kg K),
• fer - 0,444 kJ/(kg K),
• mercure - 0,139 kJ/(kg K),
• oxygène - 0,920 kJ/(kg K),
• bois - 1 700 kJ/(kg K),
• sable - 0,835 kJ/(kg K).