Dernière mise à jour : 2026-07-13

La calorimétrie et l'équation q = mcΔT

La calorimétrie mesure la chaleur en observant la variation de température. Lorsque de la chaleur entre dans une substance ou en sort sans changer son état, la quantité de chaleur dépend de la quantité de substance, de sa nature et de l'ampleur du déplacement de sa température. Cette relation est l'équation de la chaleur massique :

La chaleur massique c est la chaleur nécessaire pour élever d'un degré un gramme d'une substance. En la multipliant par la masse et par la variation de température, on obtient la chaleur totale échangée. Comme les quatre grandeurs sont liées, en connaître trois fixe la quatrième, et l'équation s'isole pour chacune d'elles :

Le signe de q

C'est la variation de température qui porte le signe. Quand une substance se réchauffe, ΔT est positif et q aussi : la substance a gagné de l'énergie. Quand elle se refroidit, ΔT et q sont négatifs : l'énergie a quitté la substance. Dans un calorimètre idéal, la chaleur perdue par un objet chaud égale celle gagnée par tout ce qui l'entoure, si bien que les deux chaleurs sont de même grandeur, de signes opposés, et de somme nulle. C'est cette comptabilité qui permet à la calorimétrie de déterminer une chaleur massique ou une température finale inconnues.

Pourquoi l'eau sert de référence

L'eau liquide a une chaleur massique d'environ 4,18 J/(g·°C), ce qui est exceptionnellement élevé. Écrit autrement, cela fait 4184 J/(kg·K) ou 1 calorie par gramme et par degré — la calorie a été définie à l'origine précisément à partir de là. Cette valeur élevée signifie que l'eau absorbe beaucoup d'énergie pour une hausse modeste de température, ce qui explique qu'elle tempère le climat, refroidit les moteurs et stocke la chaleur dans les systèmes d'eau chaude. La glace se situe vers 2,09 J/(g·°C) et la vapeur vers 2,01 J/(g·°C), tandis que les métaux sont bien plus bas : le cuivre vers 0,385 J/(g·°C) et le fer vers 0,449 J/(g·°C). Un petit objet métallique se réchauffe et se refroidit donc bien plus vite que la même masse d'eau.

Exemple résolu

Quelle chaleur faut-il pour réchauffer 100 g d'eau de 20 °C à 45 °C ?

La variation de température est ΔT = 45 − 20 = 25 °C, et la chaleur massique de l'eau vaut 4,18 J/(g·°C) :

Soit environ 10,45 kJ, ou près de 2497 calories. Refroidir cette même eau libérerait la même quantité de chaleur, avec un q de signe négatif.

Garder des unités cohérentes

L'équation fonctionne dans n'importe quel système d'unités cohérent, tant qu'elles se simplifient. Des grammes avec J/(g·°C) et une variation en Celsius donnent des joules ; des kilogrammes avec J/(kg·K) et une variation en kelvin aussi. Une variation d'un degré a la même taille sur les échelles Celsius et Kelvin : une variation de température n'a donc jamais besoin d'être convertie entre les deux, seules les températures absolues le nécessitent. Ce calculateur tient la comptabilité des unités à ta place et peut aussi exprimer la chaleur en kilojoules, calories ou kilocalories.

Calculateurs associés

Quand la chaleur d'une réaction est mesurée dans un calorimètre à gobelet et que tu veux l'enthalpie par mole, utilise le Calculateur d’enthalpie par calorimétrie. Pour explorer comment la chaleur massique relie énergie et température pour un échantillon donné, vois le Calculatrice de capacité thermique massique. Pour la chaleur d'un changement d'état — fusion ou ébullition, où la température reste constante — utilise plutôt le Calculateur de chaleur latente, car q = mcΔT ne s'applique que tant que la substance reste dans un même état.