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Calorimètre et vase de Dewar .
Bonsoir .
A.
Afin de limiter au maximum les transferts thermiques, le vase de Dewar comprend un récipient intérieur en métal ou en verre (photo) à double paroi sous vide . Le récipient est recouvert d'un enduit métallique réfléchissant . Le vase de Dewar sert au laboratoire à réaliser des mesures calorimétriques ou à stocker du diazote à l'état liquide .
1.a. En quoi la présence de vide à l'intérieur d'une double paroi permet-elle de limiter les transfert thermiques ?
b. Expliquer de même le rôle des parois métalliques réfléchissantes .
B.
Un calorimètre <<vase de Dewar>> contient une masse m1=150g d'eau. L'ensemble est à l'équilibre thermique à la température T1=20°C . On ajoute une masse m2=200G d'eau à la température T2=80°C .
2.a. Que signifie :<<l'ensemble calorimètre et eau est à l'équilibre thermique>>?
b. Que peut-on en déduire sur les énergies cinétiques microscopiques de l'eau et de la paroi interne du calorimètre>> ?
3.a. On supposera que le calorimètre est parfaitement isolé . Etablir un bilan énergétique pour le système {calorimètre + eau 1 + eau 2}.
b.Représenter un diagramme énergétique faisant apparaître les systèmes {calorimètre + eau 1} et {eau 2} et les transfert énergétiques dont ces systèmes sont le siège.
4. Dans un premier temps , la capacité thermique du calorimètre sera négligée .
a. Exprimer la température Tf d'équilibre thermique de l'ensemble en fonction de T1 , T2 , m1 et m2 .
b. Déterminer la valeur de Tf .
5.Expérimentalement , à l'équilibre thermique , on mesure une température finale Tfexp=51,6°C . En déduire l'expression , puis la valeur de la capacité thermique Ccalo du calorimètre .
A.
1.a.
b.Cela permet de réfléchir les rayon comme ça la température du calorimètre n'augmente pas .
B.
2.a. Cela veut dire que le calorimètre et l'eau sont à la même température .
b. l'énergie cinétiques microscopiques de l'eau et d la paroi du calorimètre sont les mêmes .
3.a. je ne sais pas ce qu'il faut faire .
b. j'ai fais 2 rond avec dans l'un calorimètre +eau 1 et dans l'autre eau 2 . puis j'ai fais une flèche qui va de eau 2 à eau 1 et calorimètre et qui donne à ce système une énergie Q1 .
4. le reste je ne sais pas trop comment faire .
merci d'avance .
Bonjour,
Puisque tu as su répondre à la question 3b tu devrais savoir répondre à la question 3a
Puisque le calorimètre est supposé parfaitement isolé de l'extérieur que peux-tu dire de la somme des quantités de chaleur qui sont échangées entre {calorimètre + eau 1} et {eau 2} ?
Tu as déjà décidé de nommer Q1 l'une de ces quantités de chaleur. Il faut encore s'occuper de Q2...
je ne sais pas ce qu'est un bilan énergétique .
je pensait qu'il y avait que Q2 car le transfert ce fait du plus chaud au plus froide et comme eau 2 est a 80°C c'est l'eau qui est versé qui va transmettre une énergie Q2 .
Un bilan note ce que chaque unité reçoit ou cède.
Un bilan fait aussi apparaître le "solde"
{calorimètre + eau 1} reçoit Q1
{eau 2} cède Q2
l'extérieur ne reçoit rien et ne cède rien... car le vase isole son intérieur de l'extérieur
Le bilan est donc :
Q1 + Q2 = 0
Ce qui signifie que ce que reçoit {calorimètre + eau 1} est exactement la quantité de chaleur cédée par {eau 2}
C'est cela qui permet d'écrire les relations avec lesquelles la température d'équilibre Tf sera calculée
C'est exactement le début du problème : l'isolation de l'intérieur par rapport à l'extérieur.
Où irait l'énergie en excès ? D'où viendrait un supplément d'énergie ?
a oui il est isolé donc rien ne sort ni ne rentre .
mais je pensais que Q2 aurait était plus élever que Q1 ou l'inverse .
tu a dis : {calorimètre + eau 1} reçoit Q1
{eau 2} cède Q2
c'est pas plutôt {eau 2} reçoit Q2 parce écrit que tu l'as écrit sa voudrait dire que eau 2 ne reçoit rien .
4. Q1=Q2
m1.c.(Tf-T1)=m2.c.(Tf-T2) jusque là c'est bon ?
La dernière ligne est fausse : une quantité de chaleur est positive et l'autre négative, puisque {calorimètre + eau 1} reçoit et que {eau 2} cède...
Tu n'as pas fait attention au bilan !
Q1 + Q2 = 0
La chaleur va toujours spontanément du plus chaud au plus froid...
a ok je vais essayer de le refaire .
et juste j'aimerais savoir : si on a un système isolé et immobile avec à l'intérieur un transfert Q1 et Q2 . l'énergie interne elle est égale à : Q1+Q2 ?
Non, elle est constante.
Sa variation est nulle
C'est pour cela que Q1 + Q2 = 0
Ce qui est cédé par une partie du système isolé est gagnée par l'autre partie de ce système. Il n'y a pas d'échanges avec l'extérieur.
il y a un truc que je comprend pas trop .
est-ce que Q1 et Q2 sont de même signe ? si non pourquoi ?
je pense que non car si on regarde par rapport au 1er système on voit qu'il perd Q1 et qu'il gagne Q2 .
et est-ce que c'est possible que par exemple Q1 soit un peu plus grand que Q2 et inversement ?
et une dernière chose : quand on met l'eau à 80°C dans celle à 20°C il y a forcement un augmentation de 
U vue que la température augmente alors pourquoi dit-on que U=0 ?
Puisque Q1 + Q2 = 0
|Q1| = |Q2|
Si U de l'eau froide augmente, c'est parce que U de l'eau chaude diminue de la même quantité.
U de l'ensemble = 0
Je ne trouve pas du tout 18 °C
Sans aucun calcul, il est évident que cette valeur est fausse.
150 g d'eau à 20 °C
on ajoute 200 g d'eau à 80 °C
et la température finale vaudrait 18 °C ! !
Ton message de 21 h 35 : très bien (ouf ! )
_______
Il faut traduire le bilan Q1 + Q2 = 0
c'est tout...
U=Q1+Q2=0
m1.c1.(Tf-T1)+ m2.c2.(Tf-T2)=0
m1.c1.(Tf-T1)=-m2.c2.(Tf-T2)=0
la on développe on isole les parties où il y a Tf puis on factorise par Tf et on obtient :
Tf=((m1.c1.T1)+(m2.c2.T2))/((m1.c1)+(m2.c2)).
Q1 + Q2 = 0
m1.c1.(Tf-T1)+ m2.c2.(Tf-T2)=0
Or c1 = c2 (l'eau et l'eau...)
Tf.(m1 + m2) = m1.T1 + m2.T2
Tf = (m1.T1 + m2.T2) / (m1 + m2)
Application numérique :
Tf = (0,200 
80 + 0,150 20) / (0,200 + 0,150) 
54,3 °C
Quelles valeurs as-tu utilisées pour c1 et pour c2 ?
Si tu as utilisé des valeurs différentes, tu t'es trompé(e)
Si tu as utilisé les mêmes valeurs, tu as fait une erreur de calcul...
a ok . je vais vérifier . merci
j'aimerais savoir un truc : dans un four l'énergie thermique elle est transféré vers l'extérieur du four que par conduction à travers la vitre ou est-ce qu'il y a autre chose ?
Que donne la vérification ?
À mon avis, autour d'un four la chaleur est transférée selon les 3 possibilités : rayonnement, conduction et convection.
pour la vérification : oui c'est bon je suis tombé sur 54,28 °C mais que quand j'ai pris c=4,18.103 .
le four : pour un four solaire par exemple . les flux plus la vitre . il y a la conduction qui fait fait que de l'énergie traverse la vitre . mais il n'y a pas de convection n'y de rayonnement .
Si tu ne trouves pas le résultat sans utiliser la capacité thermique massique qui est inutile, c'est que tu te trompes dans ton calcul.
Je ne comprends pas ce que tu cherches avec ces histoires de four. Il n'y a pas de four dans les vases Dewar.
oui je sais , c'est pour autre chose .
sa ne sert à rien de rouvrir un topic pour ça , c'est qu'une petite question .
Salut,
Au début la chaleur est dans le four et l'extérieur du four est froid
Donc au début, la chaleur dans le four se diffuse dans les parois du four par conduction.
Ensuite, le four étant entouré d'air, l'air extérieur va être réchauffé par le four, l'air réchauffé étant moins dense cela va généré des mouvement d'air et il y a aura donc bien de la convection
Enfin, les parois étant chaudes, il y aura du rayonnement qui est sûrement négligeable fasse à la convection.
salut .
pour l'exerice sur le vase de Dewar . la question de la partie A.1.a. c'est quoi la réponse ?
A.1.a) le vide supprime 2 types d'échange thermique : conduction et convection. Il ne reste que le rayonnement
5) Le calorimètre absorbe une partie de la chaleur de l'eau à 80°C:
m1=0.15 kg
m2=0.2 kg
m1*Ceau*(Tf-T1)+m2*Ceau*(Tf-T2)+Ccalo*(Tf-T1)=0
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