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En calorimétrie, le transfert d’énergie pendant une réaction chimique peut être calculé en utilisant l’équation 𝑞 égale 𝑚 fois 𝑐 fois 𝛥𝑇. Comment cette équation peut-elle être réarrangée pour que 𝑐 soit le sujet ? (A) 𝑐 est égal à 𝑚 fois 𝛥𝑇 divisé par 𝑞. (B) 𝑐 est égal à 𝑞 fois 𝑚 divisé par 𝛥𝑇. (C) 𝑐 est égal à 𝑚 divisé par 𝑞 fois 𝛥𝑇. (D) 𝑐 est égal à 𝑞 divisé par 𝑚 fois 𝛥𝑇. (E) 𝑐 est égal à 𝑞 fois 𝛥𝑇 divisé par 𝑚.
La calorimétrie est l’étude du transfert de chaleur lors de changements physiques et chimiques. Au cours des expériences de calorimétrie, nous ne pouvons pas mesurer la chaleur transférée directement. Mais nous pouvons mesurer la variation de température. Nous pouvons utiliser des équations comme celle indiquée pour lier le changement de température observé à la chaleur transférée.
Dans cette équation, les termes 𝑞, 𝑚, 𝑐 et 𝛥𝑇 sont tous des variables. 𝑞 représente la chaleur transférée. 𝑚 est la masse. 𝑐 est la capacité thermique spécifique, une grandeur qui indique la quantité d’énergie nécessaire pour élever d’un degré Celsius la température d’un gramme de substance. Et 𝛥𝑇 est le changement de température.
Dans l’équation écrite, la chaleur est le sujet. Le sujet est le terme isolé dans une formule mathématique. C’est la variable qu’on souhaite calculer. Pour répondre à cette question, nous devons faire de 𝑐 le sujet. Nous pouvons le faire en réarrangeant la formule. Avant de réarranger la formule, nous devons comprendre deux règles.
La première règle est que nous pouvons annuler ou déplacer une grandeur ou une variable si nous effectuons l’opération inverse. L’addition et la soustraction s’annulent, la multiplication et la division s’annulent. Par exemple, considérons l’équation 𝑎 plus 𝑏 égale 𝑐, où nous voulons que 𝑎 soit le sujet. Puisque 𝑏 est ajouté à 𝑎, nous pouvons soustraire 𝑏 du côté gauche de l’équation pour annuler le terme.
Cela nous amène à notre deuxième règle. Toute opération effectuée d’un côté de l’équation doit également être effectuée de l’autre côté. Puisque nous avons soustrait 𝑏 du côté gauche de l’équation, nous devons également soustraire 𝑏 du côté droit de l’équation.
Le respect des deux règles nous donne l’équation 𝑎 égale 𝑐 moins 𝑏, une équation réarrangée où 𝑎 est le sujet. Maintenant, nous pouvons utiliser notre compréhension pour réarranger l'équation donnée pour que 𝑐 soit le sujet. 𝑚 est multiplié par 𝑐. Nous devons donc diviser les deux côtés de l’équation par 𝑚 pour annuler le terme 𝑚 à droite. 𝑐 est aussi multiplié par 𝛥𝑇. Nous devons donc aussi diviser les deux côtés de l’équation par 𝛥𝑇. Nous avons maintenant fait en sorte que 𝑐 soit le sujet. 𝑐 est égal à 𝑞 divisé par 𝑚 fois 𝛥𝑇.
Le choix de réponse correspondant est (D). Par conséquent, l’équation réarrangée où 𝑐 est le sujet est 𝑐 égal 𝑞 divisé par 𝑚 fois 𝛥𝑇, réponse (D).
