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Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau

Posté par
cricri251
24-01-16 à 16:42

bonjour,
J'ai un exercice à faire qui peux m'aider?
On souhaite transformer un bloc de glace en vapeur d'eau à 110°C. La température initiale du bloc est de - 18°C. Sa masse m est de 3kg.
Calculer la quantité de chaleur nécessaire à cette opération?
Merci d'avance pour votre réponse

***Niveau mis en accord avec ton profil***

Posté par
lafusee
re : transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 16:50

Bonjour,

Je pense que tu as du voir seulement une formule du style U = CpT
Si c'est le cas Il faut  que tu l'utilises.
Pour ce fait tu dois identifier les changements de phase afin de décomposer  ton changement d'état.

Posté par
cricri251
re : transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 18:08

bonsoir,
peux tu corriger mon exercice:
Q1 = 3X1410(-18-0)= -76140 joules
Q2 = 3X333. 10^3 = 999000 joules
Q3= 3X4180(100-0)= 1254000
Q4= 3X2258,10^3= 6774000
Q5= 3X 1410(110-100)= 42300
Q= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5= 76140+999000+1254000+6774000+42300= 8993160
MERCI

Posté par
lafusee
re : transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 18:19

As tu utilisé la chaleur de vaporisation à un moment donnée sui est l'energie apporté pendant les changements d'état?
Tu as bien utilisé différents Cp selon la température ce qui est bien !

Sinon ton premier Q est faut car T = Tf-Ti    et toi tu as fait  T  = Ti-Tf.   Il y a donc juste un problème de signe sur Q1 sinon cela  me semble correcte!

Difficile de te dire oui tu as juste car je n'ai pas toutes les données, mais en tout cas la méthode est correcte!

Posté par
cricri251
re : transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 18:30

merci pour ta réponse,
que pense tu de Q1= 3X2,06.10^-3X(0-18)= 0,11124 j

Posté par
lafusee
re : Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 19:51

que représente Q1 ?

Posté par
cricri251
re : Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 24-01-16 à 23:32

Q1 = capacité thermique massique de la glace: c=2,06.10^3 J.kg.K
3X2,06.10^3X(0-18)= 111240 joules
est ce que c'est juste!

Posté par
J-P
re : Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 25-01-16 à 10:14

Quantité de chaleur nécessaire pour faire passer une masse m = 3 kg de glace de -18°C à 0°C (sans changement d'état) : Q1 = m * Cg * Delta theta = 3 * 2060 * 18 = 111 240 J

Quantité de chaleur nécessaire pour faire passer une masse m = 3 kg de glace à 0°C en eau (liquide) à 0°C : Q2 = m * Lf = 3 * 3,34.10^5 = 10^6 J

Quantité de chaleur nécessaire pour faire passer une masse m = 3 kg d'eau de 0°C à 100°C (sans changement d'état) : Q3 = m * Ce * Delta theta = 3 * 4180 * 100 = 1 254 000 J

Quantité de chaleur nécessaire pour faire passer une masse m = 3 kg d'eau à 100°C à l'état de vapeur à 100°C : Q4 = m * Lv = 3 * 2258.10^3 = 6 774 000 J (P = 1 bar)

Quantité de chaleur nécessaire pour faire passer une masse m = 3 kg d'e vapeur de 100°C à 110°C (P = 1 bar) : Q5 = m * Cg * delta theta = 3 * 2027 * 10 = 60 810 J

Total : Q = 111240 + 10^6 + 1254000 + 6774000 + 60810 = 9 200 000 J = 9,2 MJ

Sauf distraction.  

Posté par
cricri251
re : Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 25-01-16 à 11:09

merci pour ta réponse,
j'ai 2 résultats qui ne concordes pas.
Q2: chaleur latente de fusion de la glace: 333.10^3 J.kg.K = 3X333.10^3= 999000
Q5: capacité thermique massique de la vapeur d'eau: c= 1410 J.kg.K= 3X1410(110-100)=42300

Posté par
J-P
re : Transformer un bloc de glace en vapeur d'eau 25-01-16 à 14:13

Piqué sur le net :

Transformer un bloc de glace en vapeur d\'eau

Enthalpie de fusion (donc passage de glace à eau liquide) est annoncée égale à 333,55 J/g

Ce qui revient à 333,55 kJ/kg

Moi, j'arrondis cela à 334 kJ/kg
... et toi tu as pris 333 kJ/kg

Ceci explique la petite différence entre nos valeurs de Q1.

Et si on se fie à la valeur de l'enthalpie de fusion donnée  sur le lien, quitte à faire un arrondi, alors le 334 est plus juste que le 333... mais c'est sans réelle importance.
-----
Quant aux valeurs pour Q5, on trouve sur le net, des données assez différentes pour la chaleur massique pour la vapeur d'eau. Mais il faut savoir dans quelles conditions ces valeurs sont données, souvent elle sont ramenées à des "conditions normales de températures et de pression" comme dans ce lien:

Mais, prendre une valeur ramenée dans les CNTP ne rime pas à grand chose ne serait-ce qu'à cause de la température.

J'ai donc utilisé la valeur qu'on trouve à 1 bar et aux environs de 100°C, par exemple celle de ce lien
où on donne :  2,0267 kJ/(kg.K)

Si d'autres valeurs sont fournies dans l'énoncé, il faut les utiliser(même si elles ne sont pas réalistes).



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