Qu’est ce que la capacité calorifique ?

La capacité calorifique d’un échantillon correspond à la chaleur nécessaire pour augmenter sa température de 1°C. Elle est souvent exprimée de manière volumique pour les fluides (J/K/cm3), et de manière massique pour les solides (J/K/g). Les capacités calorifiques sont utilisées dans de nombreux secteurs d’activité, notamment pour le dimensionnement de procédés, la modélisation et la caractérisation de composés.

Comment mesurer la capacité calorifique ?

La capacité calorifique est mesurée par calorimétrie, plus particulièrement par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). L’échantillon est placé dans une cellule de calorimétrique. Il subit une variation de température contrôlée, et la chaleur nécessaire a cette variation de température est mesurée précisément. L’appareil est étalonné en réalisant une mesure dans les mêmes conditions avec un fluide de capacité calorifique connue. La mesure peut être réalisée par paliers ou sur une rampe de température continue (illustration ci-dessous).

Flux thermiques mesurés lors d’une mesure de capacité calorifique

Pour les solides, les cellules utilisées sont souvent des cellules dites « batch » en acier inoxydable (voir figure), qui sont fermées pendant la mesure. Pour ces mesures, le solide doit être stable thermiquement tout au long de l’expérience et ne doit pas perdre de masse durant l’élévation de température (déshydratation, etc.). En effet, tout effet énergétique viendrait perturber la mesure en s’additionnant au flux thermique mesuré.

Cellules Batch pour DSC

Pour les liquides, celui-ci ne doit pas s’évaporer sous l’effet de la température. Pour cela, Calnesis a développé des cellules spécifiques qui ne présentent aucune interface entre le liquide étudié et une éventuelle phase gazeuse. Aucune évaporation n’existe tant que la température du liquide reste suffisamment éloignée de la température d’ébullition. Sinon, des bulles peuvent apparaître et la mesure devient alors impossible. Si nécessaire, ces cellules permettent de travailler sous pression. Ainsi, l’ébullition du liquide peut être évitée sans pour autant modifier de manière importante la capacité calorifique. Ces cellules permettent de mesurer des capacités calorifiques volumiques. Elles sont généralement couplées à des mesures de masses volumiques.

Livrables

Les mesures de capacité calorifique effectuées par Calnesis peuvent atteindre une précision de 0,3 %. Les résultats qui vous sont fournis sont des tableaux de valeurs de capacité calorifique en fonction de vos fluides, de la température et de la pression.

Pourquoi choisir Calnesis pour mesurer les capacités calorifiques de vos produits?

  • Les larges gammes de température et de pression couvertes par nos appareils sont adaptées à la majorité des applications (-120 à 600°C, 0 à 100 bar en routine)
  • Nos protocoles éprouvés vous assurent des résultats fiables (précision jusqu’à 0,3%)
  • Nos installations permettent de réaliser des mesures sur des composés corrosifs, toxiques, solides à température ambiante, gaz dissous, etc.

Exemples de résultats obtenus

Ces données sont extraites des travaux réalisés par Calnesis en collaboration avec le BRGM et le LaTEP (voir l’article dédié sur ce site) :

Résultats de mesure de capacité calorifique

Experimental Data and Modeling of Solution Density and Heat Capacity in the Na–K–Ca–Mg–Cl–H2O System up to 353.15 K and 5 mol·kg–1 Ionic Strength
J. Chem. Eng. Data
DOI: 10.1021/acs.jced.7b00553

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