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un calorimètre (masse d'eau qui se congèle ...)
J'aimerais avoir votre avis sur mes réponses :
Chapitre : Calorimetrie
Voici l'énoncé :
Un calorimètre de capacité thermique négligeable contient 100g d'eau à 20 ° C. On y introduit un morceau de glace de masse 20g initialement à la température 0°C .
1 . Montrer qu'il ne reste pas de la glace lorsque l'équilibre thermique est atteint. Calculer la température d'équilibre.
2. Dans le système précédent, on ajoute alors un second morceau de glace de masse 20g dont la température est, cette fois, -18°C. Montrer que, lorsque l'équilibre thermique est atteint, il reste de la glace et que la température d'équilibre est 0°C. Calculer alors la masse d'eau liquide et de glace en présence.
3. Dans l'ensemble précédent , on introduit un autre glaçon de masse 20g à la température-18°C .Quelle est la nouvelle température d'équilibre ? Calculer la masse d'eau qui se congèle.
- capacité thermique massique de l'eau liquide : Ce= 4190J/kg/K
- Chaleur latente de fusion de la glace à 0°C : Lf = 3.34.105 J/kg
- Capacité thermique massique de l'eau Ce = 4.19kJ/kg/K
Mes réponses :
1/
mce (te-20)+mcg (20-0) mL= 0
0,1*4190 (te-20)+0.02*4190 (20)+0,02*3,34.105=0
<==>
te= 0,057°C
Est-il correct ?
Merci d'avance 
Non, la glace est à 0° quand on la met dans le calorimètre .
Elle ne va pas monter à 20° .
Elle va fondre en prenant de la chaleur à l'eau à 20° , et en donnant l'eau de fusion à 0° .
Donc, l'eau qui était à 20° s'est refroidie , et se mélange à l'eau de fusion à 0° .
Il faut se débrouiller avec tout cela .
D'accord
mL+mce (0-20)+mce(te-20)=0
0,02*3,34.105+0,1 (-20)+0,1*4190 (te-20)=0
6680-2+419te-8380=0
419te = 8380-6678 ==>
te= 4,062 °C
C'est bon ?
si non. Pourriez vous me faire un schéma qui me permet d'imaginer les étapes ? Merci
Je crois que vous avez oublié des choses en route :
fonte du glaçon : 0.020 * 3.34 10^5 = 6680 J
Qté chaleur initiale eau : 0.100*4190*20 = 8380 J
Qté de chaleur restant à cette eau , après fonte glaçon : 1700 j
Nouvelle T de l'eau initiale : 0.1*4190*T =1700 donc T = 4.05728 °
Mélange avec l'eau de fusion du glaçon :[(0.1*4.05728 ) + ( 0.02* 0)] / 0.120 = 3.381 °
Mélange avec l'eau de fusion du glaçon :[(0.1*4.05728 ) + ( 0.02* 0)] / 0.120 = 3.381 °
Desolé, mais je ne comprends pas cette expression.Je ne vois pas d'où vient ce 0.120 là.
Merci de m'expliquer
D'accord
Mais parfois si vous factorisez les choses je ne vois pas
Ici ,à la fin, vous avez calculé les quantités de chaleur de quoi et quoi ?
Merci
Je vous ai déjà expliqué cette relation :
0.1 kg d'eau * sa température + 0.020 kg d'eau * sa température divisée
par la masse totale des 2 termes , donne la T du mélange .
Sous entendu , il faut multiplier les 3 termes par C , mais comme c'est un mélange de même liquide , C se simplifie .
Valable uniquement si mêmes liquides pour le mélange .
J'ai calculé la T d' équilibre du mélange , demandée en Q1 .
Cela revient à écrire que l'on fait la somme des quantités de chaleur des 2 liquides du mélange et que l'on répartit cette quantité de chaleur totale à tout le mélange .
Ok, merci pour tous ces explications .
Q2
mcg (0+18)+mL+mce (0-20) =0
0,02*4190 (18)+0,02*3,34.105+m*4190 (-20)=0
1508,4+6680-83800m=0
m= 0,097kg = 97g
c'est bon ?
je m'aperçois que vous donnez 2 fois la capacité thermique de l'eau ( en donnée ) .
Pour faire Q 2 , il nous faut la capacité thermique de la glace ( pour la réchauffer de
-18° à 0°C ).
D'accord
Donc je prends cg= 2100 J/kg/K
Avec la même démarche, j'ai trouvé:
m= 0,089kg = 89 g
C'est bon ?
" on part du système précédent "
Donc, pour moi , on part à la fin de la question 1 .
Qté de chaleur dans 0.120 kg eau à 3.38° :
0.120 *3.38 * 4190 = 1700 J
Réchauffer la glace :
0.020 *18 *2100 = 756 J
il reste de disponible pour fondre la glace :
1700 - 756 = 944 J
Avec 944 J , on peut fondre :
1000 (g) * 944/3.34 10^5 = 2.83 g de glace
Situation finale : toute l'eau ( 0.12283 g ) est à 0°C , il reste un glaçon de 17.17 g à 0°C .
Au vu de la question 3 , je ne sais pas ce que l'énoncé appelle " le système précédent " ?
Est ce qu'il faut repartir à chaque fois de 100 g d'eau à 20°C , et c'est tout ?
Donc , ma réponse Q2 serait à refaire .
Quelle situation voulez vous choisir ?
Non, j'ai bien relu , c'est bon , l'énoncé dit pour Q2 " on ajoute UN SECOND morceau de glace "et donc pour Q3 , on va ajouter un troisième morceau de glace .
Bonjour beugg, tu pourrais aider ce membre stp quand tu auras un moment ?
exercice sur la calorimetrie
Je pense que ça peut être une excellente façon de voir si tu as tout compris sur la calorimétrie .
Salut quarkplus !
Simple produit croisé ( ou règle de 3 ) :
Il faut 3.34 10^5 J pour fondre 1 kg ( ou 1000 g ) de glace ;
Je ne dispose que de 944 J ;
Quelle masse de glace puis fondre ?
Maintenant , à moi de poser des questions sur vos réponses :
Vous trouvez 97 ou 89 g .... De quoi ???
Cela ne peut pas être de l'eau , il y en a au moins 100 g au départ .
Cela ne peut pas être de la glace , on en met au plus 40 g en 2 fois .
Donc , réponses forcément fausses que vous devez voir tout seul .
Q3
J'ai essayé de faire votre méthode :
Quantité de chaleur de l'eau initiale:
On peut écrire Qi= Q1+Q2+Q3 ?
Ce sont des masses identiques mais de températures différentes.
Donc cette expression n'est pas correcte ?
Q3 Les conditions de départ sont celles à la fin de Q2 , il n'y a rien à calculer ,donc
0.122183 g d'eau à 0° avec un glaçon de 17.17 g à 0° .
Que se passe t il si on ajoute un glaçon de 20 g à -18°C ?
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