La capacité calorifique molaire est la quantité de chaleur qui doit être ajoutée pour élever 1 mole (mol) d'une substance afin d'élever sa température d'un degré (soit Celsius ou Kelvin). La capacité calorifique molaire peut être trouvée en utilisant la formule de la capacité calorifique molaire qui nécessite de prendre la chaleur spécifique et de la multiplier par la masse molaire.
La formule de capacité calorifique molaire est indiquée ci-dessous :
Quelle est la chaleur spécifique? le chaleur spécifique d'un liquide est la quantité de chaleur qui doit être ajoutée à 1 gramme de liquide pour élever sa température d'un degré (soit Celsius ou Kelvin). Plus la capacité calorifique est élevée, plus il faut de chaleur pour élever la température.
le capacité thermique est plus général que l'un ou l'autre des termes ci-dessus. Il représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une quantité donnée de la substance d'un degré.
Quelle est la chaleur spécifique de l'eau?
La chaleur spécifique de l'eau est de 4,18 J/g-K. Il est important de noter les unités: les Joules sont pour l'énergie ou la chaleur. Le Kelvin est pour le degré d'augmentation de la chaleur. Enfin, g correspond à la quantité indiquée de la substance.
Quelle est la capacité calorifique molaire de l'eau?
N'oubliez pas que la capacité calorifique molaire d'une substance est la capacité calorifique de 1 mol d'une substance. Cela signifie que dans les unités, vous devez inclure mol au lieu de grammes.
Au lieu de grammes, vous devez convertir en mol. Cela nécessite l'utilisation de la formule de capacité calorifique molaire. Cela signifie que vous avez besoin de la chaleur spécifique de l'eau et de la masse molaire de l'eau. La masse molaire de l'eau est de 18,0 g/mol.
En multipliant cela ensemble, vous obtenez :
Calcul de la capacité calorifique molaire
En général, pour trouver la capacité calorifique molaire d'un composé ou d'un élément, il suffit de multiplier la chaleur spécifique par la masse molaire.
Par exemple, la chaleur spécifique du méthane (CH4) est de 2,20 J/g-K. Pour convertir en capacité calorifique molaire, vous pouvez utiliser la formule de capacité calorifique molaire: Multipliez la chaleur spécifique par la masse molaire du méthane. La masse molaire du méthane est de 16,04 J/g-K.
En multipliant ce qui précède, vous obtenez :
Quelle quantité de chaleur est nécessaire pour élever la température d'une substance ?
Afin de calculer la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une quantité donnée d'une substance d'un nombre donné de degrés, vous pouvez utiliser l'équation suivante :
Ici, q est la chaleur, n est le nombre de mol, C est la capacité calorifique molaire et T est le changement de température.
Par example: Quelle quantité de chaleur est nécessaire pour augmenter la température de 5 mol de mercure (Hg) de 10 K? La chaleur spécifique du mercure est de 27,8 J/mol-K.
Ainsi,
n = 5 moles
C = 27,8 J/mol-K
T = 10K
q = ?
En le branchant à l'équation, on obtient :
Ainsi, la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 5 mol de Hg par 10 K est :
Vous pouvez également utiliser cette équation pour trouver le nombre de moles d'une substance si vous savez combien de chaleur a été absorbée.
Par example: Vous savez qu'un échantillon de carbonate de calcium (CaCO3) a été augmenté de 5 K, l'énergie absorbée était de 550 J et la capacité calorifique molaire est de 82 J/mol-K.
n = ?
C = 82 J/mol-K
T = 5K
q = 550 J
Cela signifie que vous pouvez réorganiser l'équation d'origine de sorte qu'au lieu de résoudre pour q, que vous connaissez déjà, vous puissiez résoudre pour n.
Maintenant, en branchant les valeurs connues :
Finalement, cela signifie que l'échantillon avait :
Cette équation vous permet de déterminer n'importe laquelle des quatre quantités, étant donné que vous avez les trois autres !
