Chaleur et travail

L'expérience de Joule

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Auteur: →   Université du Mans

Dans cette expérience, $m\; g$ d'eau, placés dans un calorimètre, sont chauffés par des pales rotatoires mises en mouvement par une masse $M$ tombant d'une hauteur $h$. La conversion de travail en chaleur se manifeste par l'élevation de température $ΔT$ du liquide: Quantité de chaleur reçue par l'eau du calorimètre = $c_{eau}\cdot m_{eau}\cdot \Delta T$ Travail effectué par le poids $P$ du à la masse $M$ = $P\cdot g \cdot h$ $=$ $M \cdot g \cdot h$

"Equivalence" entre travail et chaleur

Joule a supposé que le travail est entièrement transformé en chaleur: $M\cdot g\cdot h$ $=$ $m_{eau}\cdot c_{eau}\cdot \Delta T $ Sachant que pour l'expérience en haut $M$ $=$ $24 kg$ $h$ $=$ $2 m$ et en se rappelant que $c_{eau}$ $=$ $1\frac{cal}{gK}$ $m_{eau}$ $=$ $150 g$ $g$ $=$ $9,81 \frac{N}{kg}$, on trouve: $24kg\cdot 9,81\frac{N}{kg}\cdot 2m$ $ =$ $ 150g\cdot 1\frac{cal}{gK}\cdot (18,74-18)K $ $470,9\; J $ $=$ $ 111 cal$ $1cal $ $\approx $ $4.2\; J$

Energie: chaleur ou travail

Calorie et Joule sont deux unités "equivalentes" de ce qu'on appelle énergie. Voici leur conversion correcte: