Capacité thermique massique - Définition

Cas des solides

Valeurs courantes

Cas des solides cristallisés

Dans le cas des solides, à suffisamment haute température, la loi de Dulong et Petit est applicable et permet notamment retrouver que, à basse température, du fait de la contribution des phonons. Si le solide est un métal, il faut ajouter la contribution des électrons qui est proportionnelle à la température.

Les coefficients de dilatation des corps solides et liquides sont généralement suffisamment faibles pour qu'on néglige la différence entre C_p et C_V pour la plupart des applications.

Suivant la théorie de Debye, la capacité thermique molaire d'un corps simple solide peut être déterminée au moyen de la formule :

avec ,

Θ est la température de Debye, qui est une caractéristique de chaque substance,

R est la constante molaire des gaz,

et .

Cette formule se simplifie à basse température, ainsi qu'à haute température ; dans ce dernier cas, nous retrouvons la loi de Dulong et Petit :

La théorie n'est plus valable pour les corps composés.

Formules empiriques

Pour des corps purs (solides, liquides ou gazeux) et à pression constante, 2 formules empiriques à 3 paramètres ont pu être dégagées, pour un intervalle de température donné :

C_p = a + bT + cT² ou bien C_p = a' + b'T + c'T ^{− 2}.

Les valeurs des coefficients sont indiqués dans des tables et sont caractéristiques d'un corps donné.

Pour le bois sec, par exemple, on a :

avec :

• c_p,anhydre : exprimé en kJ·kg^–1·K^–1
• T : température thermodynamique (K).

À 20°C, on obtient 1236 J/kg.K pour le bois sec.

Pour le bois humide :

où Hs est la masse d'eau rapportée à la masse du bois sec en %.

Valeurs pour différentes substances