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Calorimétrie

Posté par
princesyb
03-03-17 à 21:28

Bonjour j'ai un petit problème pour cette exercice
Dans un calorimètre de capacité calorifique \mu=56J.K-1,on verse 100g d'eau.La température d'équilibré est 25 degré celsius.On introduit alors 50g de glace à -10 degré celsius.On laisse s'établir l'équilibré thermique
1.Dans quels domaines,à priori,la température finale peut-elle se situer?Montrer que celle ci ne peut être in février à 0 dégré celsius

Cette question Je ne l'ai pas trop compris,quelle température finale veut-on dire par là

Posté par
vanoise
re : Calorimétrie 03-03-17 à 22:26

Une température finale inférieure à 0°C supposerait qu'en s'echauffant de -10°C  à une température plus élevée mais négative, les 50g de glace puisse absorber suffisamment de chaleur pour refroidir toute l'eau et la solidifier. C'est totalement impossible.  Regarde de près les valeurs numériques...

Posté par
princesyb
re : Calorimétrie 04-03-17 à 09:35

Merci pour votre réponse

Maintenant prouver vous m'aider pour cet exo,je pense qu'il manque Lf
On veut refroidir un verre de jus de pris pris à 30 dégré.La capacité calorifique du verre de jus est de 550J.K-1
On introduit une certaine masse m de glace à 0 dégré.On veut que la température de 'ensemble soit de 10 degré
1On admet qu'il n'ya échange de chaleur qu'entre la glace et le verre de jus de fruit.Calculer lamasse de glace nécessaire

Et aussi pouvez vous m'apprendre pour cette la 3) question de cette exercice une autre méthode pour montrer qu'il reste de la glace
Et cette méthode c'est de calculer les Quantités de chaleurs et si on trouve que leur somme est positive alors il reste de la glace
Mais pour appliquer cela j'ai des problèmes

Posté par
princesyb
re : Calorimétrie 04-03-17 à 09:51

Merci pour votre réponse
Maintenant pouvez vous m'aider pour cet exercice,je pense qu'il manque des données,Ls ou Lf
On veut refroidir un verre de jus de fruit pris à 30 degré.La capacité calorifique du verre de jus de fruit est de 550J.Ksup]-1[/sup]
On introduit une certaine masse m de glace à 0 degré.On veut que la température de l'ensemble soit de 10 degré
1.On admet qu'il n'y a de chaleur qu'enotre la glace et le verre de jus de fruit. Calculer la masse m de glace nécessaire

Et aussi pouvez vous m'apprendre pour la question 3 de cet exercice une autre méthode pour montrer qu'il reste de la glace
Cette méthode consiste à calculer les Quantités de chaleur et si on trouve une somme positive en les additionnant alors il reste de la glace
Un calorimétre contient de l'eau à la température \theta1=18,3°c;sa capacité thermiquetotale a pour valeur \mu=1350j.k-1
-On introduit un morceau de glace,de masse m=42g,prélevé dans le compartiment surgélation d'un réfrigérateur à la température \theta2=-25,5°c.Il y a fusion totale de la glace et la température d'équilibre est \thetae=5,6°c
-On recommencé l'expérience(même calorimétre,même quantité d'eau initiale,même température),mais on introduit cette fois un glaçon de masse m'=35h,à la température de 0°c.La nouvelle température d'équilibre est \thetae'=8,8°c
Déduire des deux expériences précédentes
1)La chaleur latente de fusion de la glace
On l'a corrigé en classe et on trouve
Lf=329556,5714J.kg-1
2)La capacité thermique massique Cg de la glace
Et on trouve Cg=2164,46J.Kg-1.K-1

3)On introduit un nouveau glaçon,de masse m=43g,à la température- 25,5°c,dans l'eau du calorimétre à la température \thetae' issue de la dernière expérience
a)Quelle est la température atteinte à l'équilibre thermique.Reste-il de la glace?

Posté par
vanoise
re : Calorimétrie 04-03-17 à 21:07

Bonsoir
Mon message de hier soir allait dans ce sens  : la somme des quantités réelles de chaleur échangées est nécessairement nulle. Cependant il est possible, pour valider une hypothèse sur un état final, de raisonner sur des quantités maximales ou minimales échangées, ce qui revient à introduire des inégalités. Je peux si tu veux traiter un exemple mais seulement demain. Je suis aujourd'hui en déplacement avec un simple téléphone: pas top pour utiliser un éditeur d'équations...

Posté par
princesyb
re : Calorimétrie 05-03-17 à 18:33

Oui d'accord un exemple

Posté par
vanoise
re : Calorimétrie 05-03-17 à 23:45

Voici un exemple inspiré des énoncés précédents. Je conserve les valeurs numériques :
capacité thermique massique de l'eau :
ce=4,18.103J.K-1.kg-1
capacité thermique massique de la glace :
cg=2,06.103J.K-1.kg-1
chaleur latente massique de fusion de la glace :
Lf=3,33.105J.kg-1
Énoncé :
Un calorimètre, supposé parfaitement isolé, de capacité thermique µ=56J/K contient une masse me=250g d'eau, l'ensemble étant à la température 1=25°C. On y introduit une masse mg=85g de glace ayant la température 2=-25,5°C. Montrer que la température finale est égale à 0°C et calculer la masse m de glace ayant fondu.
Méthode que je recommande : puisqu'on veut à la fois connaître l'état final et la masse de glace finale, on peut faire l'hypothèse d'un état final contenant à la fois de l'eau et de la glace à 0°C. On calcule m et on considère l'hypothèse valide si on obtient m positif mais inférieure à mg.
La quantité de chaleur reçue par la glace est la somme de deux termes :
La quantité Q1 correspondant à l'échauffement de toute la glace de -25,5°C à 0°C :
Q1=mg.cg(0-2)
La quantité Q2 correspondant à la fusion de la masse m de glace :
Q2=m.Lf
L'ensemble (eau+calorimètre) échange en se refroidissant de 25°C à 0°C la quantité de chaleur :
Q3=(µ+me.ce)(0-1)
Le calorimètre étant supposé parfaitement calorifugé :
Q1+Q2+Q3=0
L'application numérique conduit à : m=70,9g ; m<mg : cette valeur est compatible avec l'hypothèse d'un état final à 0°C, le calorimètre contenant de l'eau et de la glace.
S'il s'agit seulement de montrer que toute la glace n'a pas fondu sans avoir à calculer la masse de glace ayant fondu, on peut faire le raisonnement suivant.
Pour fondre totalement, la glace devrait recevoir une quantité de chaleur au moins égale à celle nécessaire à son réchauffement jusqu'à 0°C et à celle nécessaire à sa fusion totale. La valeur minimale de cette quantité de chaleur nécessaire serait :
Qg,min=mg.cg(0-2)+mg.Lf
Qg,min=85*2,06*25,5+85*333=32770J
Cette quantité de chaleur devrait être fournie par l'ensemble (eau+calorimètre) en se refroidissant de 25,5°C à une température positive. La quantité maximale que peut fournir cet ensemble est donc celle correspondant à un refroidissement jusqu'à 0°C
Qe,max=(me.ce+µ).(1-0)
Qe,max=28075J
Qe,max<Qg,min
L'ensemble(eau+calorimètre) ne peut pas fournir suffisamment de chaleur pour faire fondre toute la glace.

Posté par
princesyb
re : Calorimétrie 06-03-17 à 19:00

Merci beaucoup maintenant j'ai compris
Au revoir et encore merci 😀



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