Capacité thermique massique des métaux
Données de référence sur la capacité thermique massique des métaux et alliages courants.
Aperçu
La capacité thermique massique (c_p) est l'énergie nécessaire pour élever la température d'une unité de masse d'une substance d'un degré. Parmi les métaux courants en ingénierie, les valeurs varient considérablement — d'environ 0.10 kJ/(kg·K) pour les métaux nobles lourds à plus de 1.8 kJ/(kg·K) pour le béryllium. L'aluminium est souvent noté pour sa chaleur spécifique relativement élevée par rapport à l'acier, le cuivre ou le plomb.
Les métalloïdes - également appelés semi-métaux - sont des éléments possédant des propriétés à la fois similaires et intermédiaires entre les métaux et les non-métaux.
Formules clés
L'énergie thermique nécessaire pour changer la température d'une masse est :
q = c_p · m · ΔT
où :
- q — énergie thermique ajoutée (kJ)
- c_p — capacité thermique massique (kJ/(kg·K))
- m — masse (kg)
- ΔT — variation de température (K ou °C)
Conversions d'unités
Les notes d'unités source sont préservées explicitement ici :
| Conversion | Valeur |
|---|---|
| 1 J/(kg K) | 0.00023884 kcal/(kg degC) |
| 1 J/(kg K) | 0.00023884 Btu/(lbm degF) |
| 1 kJ/(kg·K) | 0.2389 kcal/(kg·°C) |
| 1 kJ/(kg·K) | 0.2389 Btu/(lb·°F) |
| 1 kJ/(kg·K) | 1000 J/(kg·K) |
| 1 Btu/(lb·°F) | 4.1868 kJ/(kg·K) |
| 1 kcal/(kg·°C) | 4.1868 kJ/(kg·K) |
Parce qu'un intervalle de température de 1 degC équivaut à un intervalle de 1 K et un Btu/lbm degF a la même grandeur de capacité thermique que kcal/kg degC, 1 Btu/(lbm degF) = 1 kcal/(kg degC) = 4.1868 kJ/(kg K).
Chaleur spécifique des métaux
Le tableau suivant de 18 lignes est un résumé sélectionné pour une consultation rapide. Le tableau source original complet est préservé dans le tableau source restauré ci-dessous.
Metal | Chaleur spécifique (kJ/(kg·K)) |
|---|---|
| Aluminum | 0.91 |
| Antimony | 0.21 |
| Beryllium | 1.83 |
| Brass | 0.38 |
| Cadmium | 0.23 |
| Acier au carbone | 0.49 |
| Fonte | 0.46 |
| Chromium | 0.46 |
| Cobalt | 0.42 |
| Copper | 0.39 |
| Gold | 0.13 |
| Lead | 0.13 |
| Magnesium | 1.02 |
| Nickel | 0.44 |
| Silver | 0.24 |
| Acier inoxydable 304 | 0.5 |
| Titanium | 0.52 |
| Tungsten | 0.13 |
Source: engineeringtoolbox.com
Calculatrice — Énergie de chauffage
Chaleur nécessaire pour élever la température du métal
Exemple : 2 kg d'acier au carbone (c_p = 0.49 kJ/(kg·K)) chauffé de 20 °C à 100 °C nécessite q = 0.49 × 2 × 80 = 78.4 kJ.
Exemple - Chauffage de l'acier au carbone
L'exemple source est préservé ici sous forme de calcul autonome. Chauffage de 2 kg d'acier au carbone de 20 °C à 100 °C donne une élévation de température de 80 K. Avec la chaleur spécifique de l'acier au carbone c_p = 0.49 kJ/(kg K) :
Le même exemple est disponible dans la calculatrice ci-dessus en utilisant c_p = 0.49, m = 2, et Delta T = 80.
Convertisseur d'unités
Convertisseur d'unités de chaleur spécifique des métaux
Tableaux sources originaux restaurés
Les tableaux suivants sont restaurés depuis la page source originale pour préserver les données de référence complètes.
Métaux - Chaleurs spécifiques
Metal | Chaleur spécifique - cp - (kJ/kgK) |
|---|---|
| Aluminum | 0.91 |
| Antimony | 0.21 |
| Barium | 0.2 |
| Beryllium | 1.83 |
| Bismuth | 0.13 |
| Cadmium | 0.23 |
| Calcium | 0.63 |
| Acier au carbone | 0.49 |
| Fonte | 0.46 |
| Cesium | 0.24 |
| Chromium | 0.46 |
| Cobalt | 0.42 |
| Copper | 0.39 |
| Gallium | 0.37 |
| Germanium | 0.32 |
| Gold | 0.13 |
| Hafnium | 0.14 |
| Indium | 0.24 |
| Iridium | 0.13 |
| Iron | 0.45 |
| Lanthanum | 0.195 |
| Lead | 0.13 |
| Lithium | 3.57 |
| Lutetium | 0.15 |
| Magnesium | 1.05 |
| Manganese | 0.48 |
| Mercury | 0.14 |
| Molybdenum | 0.25 |
| Nickel | 0.44 |
| Niobium (Columbium) | 0.27 |
| Osmium | 0.13 |
| Palladium | 0.24 |
| Platinum | 0.13 |
| Plutonium | 0.13 |
| Potassium | 0.75 |
| Rhenium | 0.14 |
| Rhodium | 0.24 |
| Rubidium | 0.36 |
| Ruthenium | 0.24 |
| Scandium | 0.57 |
| Selenium | 0.32 |
| Silicon | 0.71 |
| Silver | 0.23 |
| Sodium | 1.21 |
| Strontium | 0.3 |
| Tantalum | 0.14 |
| Thallium | 0.13 |
| Thorium | 0.13 |
| Tin | 0.21 |
| Titanium | 0.54 |
| Tungsten | 0.13 |
| Uranium | 0.12 |
| Vanadium | 0.39 |
| Yttrium | 0.3 |
| Zinc | 0.39 |
| Zirconium | 0.27 |
| Fer forgé | 0.5 |
Source: engineeringtoolbox.com
Notes d'ingénierie
- Dépendance en température : Les valeurs de chaleur spécifique augmentent légèrement avec la température. Les valeurs listées ici sont approximatives et s'appliquent près de la température ambiante (20–25 °C).
- Métalloïdes / semi-métaux: Des éléments tels que le germanium, l'antimoine et le béryllium présentent des propriétés intermédiaires entre les métaux et les non-métaux. La valeur élevée inhabituelle de c_p (1.83 kJ/(kg·K)) du béryllium reflète sa faible masse atomique et son caractère de liaison.
- Alliage vs. métal pur : La composition et le traitement des alliages affectent c_p. L'acier inoxydable (≈0.50) diffère de l'acier au carbone (≈0.49) ; toujours vérifier par rapport à la spécification de l'alliage spécifique pour les conceptions critiques.
- Implication pratique : Les métaux avec un c_p plus bas chauffent et refroidissent plus rapidement pour une quantité d'énergie donnée, ce qui est important dans les plannings de traitement thermique, la gestion thermique et l'analyse transitoire.
Références sources associées
La page source renvoie à des ressources associées sur la capacité thermique pour les solides courants, les liquides, les gaz et vapeurs, et la conversion des unités de chaleur spécifique. Utilisez ces tables complémentaires lorsque le matériau n'est pas un métal ou lorsque les données sont nécessaires en Btu/(lb °F), kcal/(kg °C) ou J/(kg K).
Voir aussi les valeurs tabulées de la capacité thermique massique des aliments et denrées alimentaires, des liquides et fluides courants, des solides, gaz et vapeurs courants.