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calorimétrie
Bonjour,
Dans un exercice, on nous dit :
Ceau=4180 J/K/kg
Un calorimètre contient m=100g d'eau à 20,0°C. On y verse 100g d'eau à 50,0°C. Quelle serait la température d'équilibre si la capacité du calorimètre et accessoires était négligeable ?
Je ne sais pas du tout par où commencer. On a commencé le chapitre de thermodynamique depuis peu de temps et les notions sont pour l'instant assez floues.
Merci d'avance pour votre aide !
Bonjour
En toute rigueur, il faut raisonner sur les variations d'enthalpies... Si cette notion n'est pas à ton programme, tu raisonnes comme on le tolère dans l'enseignement secondaire : le calorimètre étant supposé parfaitement isolé thermiquement tu écris que la somme des deux quantités de chaleur est nulle : la quantité de chaleur reçue par l'eau froide (quantité positive) et la quantité reçue par l'eau chaude (quantité négative).
De façon évidente ici, puisque les deux masses d'eau sont égales, la température finale va être égale à la moyenne des deux températures initiales : 35,0°C.
Bonjour,
Il faudrait que j'utilise les variations d'enthalpies mais je ne sais pas comment faire.....
L'intérêt de l'enthalpie est qu'il s'agit d'une fonction d'état : la variation d'enthalpie 
H d'un système fermé ne dépend que de l'état initial et de l'état final du système, pas de la manière dont s'effectue la transformation. On peut donc toujours calculer une variation d'enthalpie en imaginant que le système subit une succession de transformations faciles à modéliser, même si ces transformations sont fictives, pourvu que l'état initial soit l'état initial réel et que l'état final soit l'état final réel...
Pour un système fermé évoluant sous pression extérieure fixe (ici la pression atmosphérique), on démontre que la variation d'enthalpie est égale à la quantité de chaleur (on dit aussi transfert thermique) reçue de l'extérieur H = Q.
Ici, le système {eau chaude - eau froide} est isolé thermiquement, il évolue de façon adiabatique : Q=0 donc H=0.
L'enthalpie est aussi une fonction extensive : la variation d'enthalpie est la somme des variations d'enthalpie des différentes parties du système :
H=H1+H2
avec : H1 variation d'enthalpie de l'eau chaude.
H1=m1.ce.(tf-t1)
De même pour l'eau froide :
H2=m2.ce(tf-t2)
Synthèse :
m1.ce.(tf-t1)+m2.ce(tf-t2)=0
Puisque : m1=m2 :
(tf-t1)+(tf-t2)=0
D'où le résultat que je t'ai déjà indiqué. Je me suis permis de faire quelques rappels de cours que je juge essentiel pour la suite du programme de thermo. Si tu as d'autres questions, n'hésite pas !
Bonsoir,
Merci beaucoup pour ton aide j'ai tout compris 
Est-ce qu'on aurait aussi pu utiliser uniquement U puisque c'est égal à la variation d'enthalpie ? J'ai une autre question mais je ne sais pas trop comment l'exprimer : est-ce que la capacité thermique est la même pour une espèce c'est-à-dire est-ce que la capacité thermique est une valeur qui dépend de la température, du volume ect.... Par exemple est-ce que ma capacité thermique de l'eau sera toujours quelque soit les conditions du système égale à la valeur de l'énoncé ?
J'ai essayé de traiter les questions suivantes de l'énoncé. Peux-tu me dire si c'est juste s'il-te-plaît? (J'ai mis les phrases de l'énoncé soulignées)
2. En réalité, la température d'équilibre est 32,0°C. Déterminer la capacité thermique du calorimètre et accessoires, notée K. On lit sur le calorimètre : "valeur en eau de 50,0g". Expliquer cette valeur qu'on pourra utiliser dans ce qui suit.
J'ai utilisé le même principe que la question précédente mais sans négliger ce qui donne:
On considère de nouveau ce calorimètre qui contient 100g d'eau à 20,0°C. On y plonge un morceau de fer de masse m'=200g initialement placé dans de l'eau en ébullition. La température d'équilibre est de 30,0°C. En déduire la capacité thermique massique du fer.
J'ai encore utilisé le même principe que dans les questions précédentes :
ce qui me semble un peu trop élevé......
Est-ce qu'on aurait aussi pu utiliser uniquement
Il faut vraiment que tu revois ton cours sur la différence entre variation d'énergie interne et variation d'enthalpie !
Puisque, pour l'instant, tu te limites à de la calorimétrie, tu as :
U=Q si le système fermé évolue de façon isochore ;
H=Q si le système évolue de façon isobare ou de façon monobare, c'est à dire sous pression extérieure constante. Ici, toutes les expériences se déroulent à l'air libre, c'est à dire sous la pression extérieure égale à la pression atmosphérique qui peut être considérée comme fixe sur la durée de l'expérience. IL faut donc en toute rigueur raisonner sur la variation d'enthalpie.
Cela dit, tant que le système ne fait intervenir que des solides et des liquides, les variations de volume avec la température sont extrêmement faibles, on peut donc poser :
H
U
L'erreur que tu fais en raisonnant sur
U plutôt que H est donc négligeable tant que le système ne fait pas intervenir de gaz. En revanche, l'erreur devient grossière dès qu'un gaz intervient ; cela va être le cas de l'exercice suivant où intervient une vaporisation de l'eau.D'accord merci pour ces informations 
Est-ce que mes calculs sont justes s'il-te-plaît si on suppose que ?
Est-ce que mes calculs sont justes
D'accord avec ta valeur numérique de K mais erreur d'unité : K est une capacité thermique, pas une capacité thermique massique ; son unité est le J/K.
La valeur en eau d'un calorimètre est la masse d'eau µ qui, pour une même variation de température, reçoit la même quantité de chaleur que le calorimètre. On peut donc poser :
K=ce.µ
L'application numérique conduit à :
µ=50g
L'énoncé fournit la valeur pour permettre à un étudiant en échec sur cette question de continuer le problème.
Pour Cf : l'expression littérale est correcte mais tu n'as pas remplacé µ par 50.10-3kg, d'où la valeur aberrante obtenue.
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