Thermodynamique (2004-2010). - Université de Genève

4 Capacité Calorifique et Coefficients Thermo Elastiques
4.1 Capacité Calorifique
Considérons un système simple fermé constitué d’une seule espèce de molécules. Si
dans une transformation élémentaire quasistatique (sous des conditions soit isochore, soit
isobare, soit autrement, pour l’instant indiqué avec l’index α) le système échange avec
l’extérieur la quantité de chaleur d − Q alors que sa température varie de dT , on appelle
capacité calorifique du système dans la transformation (a) la grandeur Cα telle que
d − Q = CαdT (4.1)
Cα est donc une grandeur extensive comme d − Q. Si le système ne comporte qu’une mole cα
est la capacité calorifique molaire. A chaque transformation peut être associée une capacité
calorifique Cα. Ainsi définit-on une capacité calorifique CV (Cp) à volume (pression) fixe.
Supposons que le système échange avec l’extérieur la quantité de chaleur d − Q sans que le
volume ne change. Cela provoquerait un changement de température dT : d − Q = CV dT .
Si le système ne comporte qu’une mole de matière, CV · NA/N est la chaleur spécifique
isochore. La capacité calorifique isochore n’est rien d’autre que la quantité de chaleur
nécessaire pour effectuer un changement de température dT tandis que le volume reste
fixe. A cause de cette dernière condition d − W = 0, en conséquence d − Q = dE, et
CV =
∂E
∂T N,V
masse
+ V -
Figure 7 – Exemple 1 et 2 : Travail mécanique, Energie électrique
R
I
(4.2)
Diverses méthodes existent pour mesurer la capacité calorifique. On peut par exemple
chauffer une quantité de liquide à l’aide d’un courant circulant dans une résistance (cf.
figure 7). La chaleur fournie au liquide est donnée par l’intégrale d− Q = t1
t0 V (t′ )I(t ′ ) dt ′ .
Il suffit de mesurer le changement de la température dT après et avant le processus de
chauffage et de le diviser par le nombre de moles de liquide. En principe il faut contraindre
le volume du liquide, mais en réalité, cela reste très difficile car sous de telles conditions,
la pression devient énorme.
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