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Transfert d'énergie
Bonjour,
J'ai des exercices sur le transfert d'énergie et j'ai beaucoup de mal avec ce chapitre. J'aimerais un peu d'aide s'il vous plaît 
Voici l'énoncé (je mettrai les exercices suivants plus tard):
Nous allons déterminer expérimentalement la valeur de la capacité thermique massique du plomb notée cPb.
On place une masse me=202g d'eau tiède dans un calorimètre. La température de l'eau se stabilise à Te(A)=46,4°C. On ajoute alors une mass mb=853g de billes de plomb initialement à la température de la salle soit Tb(A)=20,3°C. On agite très lentement et on attend que la température du contenu du calorimètre se stabilise: on mesure alors T(B)=43,3°C. La capapcité thermique massique de l'eau est ce=4,18 kJ/°C/kg
La capacité thermique C des parois internes du calorimètre et des accessoires (thermomètre et agitateur) est indiqué par le constructeur: C=61,4 J/°C. Les mesures de températures sont effectuées lorsque cet ensemble est en équilibre thermique avec le contenu du calorimètre. On considère comme système l'ensemble {eau + billes de plomb + parois internes et accessoires du calorimètre}. A désigne l'état du système avant que les billes de plomb soient plongées dans l'eau. B désigne son état lorsque les billes sont dans l'eau et l'équilibre thermique atteint.
1) Décrire le système en A et B.
2) Exprimer la différence d'énergie interne U(AB)-U(A) du système entre les états A et B en fonction des données de cPb.
3) Que peut on dire des transferts d'énergie entre le système et l'extérieur, compte tenu des conditions expérimentales?
4) Appliquer le principe de conservation de l'énergie et en déduire une équation permettant de détermine cPb. Calculer cPb.
En vous remerciant
Bonjour,
Etat A : (calorimètre + eau) encore séparés des billes de plomb ; les deux sous-ensembles sont à des températures différentes : 46,4 °C et 20,3 °C
Etat B : les deux sous-ensembles sont réunis en un seul ensemble et la température est unique : 43,3 °C
Que vaut (littéralement) la variation d'énergie interne du premier sous-ensemble (calorimètre + eau) ?
Que vaut (littéralement) la variation d'énergie interne des billes de plomb ?
Que vaut donc (littéralement) la variation d'énergie interne de l'ensemble ?
Ceci répondra à la question 2
Que proposes-tu pour répondre à la question 3 ?
Enfin la question 4 sera résolue en considérant les réponses données aux questions 2 et 3 ce qui permettra de faire le calul numérique.
Bonjour Coll,
Pour la question 2 je connais la formule: U(B)-U(A)=m.c.(Tf-Ti) donc:
U(B)-U(A)=m.c.[T(B)-(Tb(A)+Te(A))] ?
Puis je remplace donc la variation de l'énergie est plus petite que O (puisque Tf<Ti) donc le corps cède de l'énergie... non? Ce qui serait la réponse à ma question 3...
Je suis désolée mais si je ne pouvais pas résoudre le calcul à la question 2, alors c'est que mon raisonnement est faux puisque je suis capable de faire le calcul dès la question 2... Je suis perdue!
Merci pour vos pistes mais comme je l'ai déjà précisé, je ne suis pas très douée pour ce chapitre...
Premier sous-ensemble : le calorimètre et l'eau qu'il contient.
La capacité thermique du calorimètre est C = 61,4 J.°C-1
L'eau a une capacité thermique massique ce = 4 180 J.°C-1.kg-1 et la masse d'eau est me = 0,202 kg
donc la capacité thermique de l'eau contenue est me.ce
Ce sous-ensemble voit sa température varier de Te(A) = 46,4 °C à Tf = 43,3 °C
La variation d'énergie interne de ce sous-ensemble est donc :
Ue(B) - Ue(A) = (C + me.ce)(Tf - Te(A))
Le sous-ensemble des billes de plomb :
Même raisonnement.
UPb(B) - UPb(A) = mPb.cPb (Tf - TPb(A))
Pour poursuivre il faut que tu répondes à la question 3
Relis bien l'énoncé. Réflèchis à ce qu'est un calorimètre...
Avec cette réponse tu pourras faire le calcul de la question 4
Okayy merci donc pour la 3):
le contenu du calorimètre est isolé, donc son énergie mécanique et donc l'énergie interne ne varient pas donc 
U=0 ?
L'énergie interne de l'eau diminue puisqu'elle refroidit.
L'énergie interne des billes augmente car elles se réchauffent.
Je pense que c'est ma réponse pour la 3).
Ensuite la 4), j'applique E=Em+U et là... je bloque!
Je pensais peut-être réutiliser la formule de la variation de l'énergie interne, mais je ne sais pas si je dois seulement prendre en compte les billes ou tout l'ensemble.
Voilà si vous pouvez regarder ce que je propose et me dire ce que vous en pensez ce serait très gentil
D'accord pour ta réponse à la question 3
Ce qui permet d'écrire tout de suite la relation avec laquelle on trouve la solution de la question 4
[Ue(B) - Ue(A)] + [UPb(B) - UPb(A)] = 0
(C + me.ce)(Tf - Te(A)) + mPb.cPb (Tf - TPb(A)) = 0
Tout est connu dans cette relation sauf cPb ... qu'il est donc possible de calculer !
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