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Calorimétrie
Bonjour,
J'ai un souci avec la question 3 et la question 4 de l'exercice de calorimétrie ci-dessous que je ne retrouve pas :
Un calorimètre contient de l'eau à la température t1 = 18,3°C ; sa capacité thermique totale a pour valeur μ = 1350 J.K-1
On y introduit un bloc de glace, de masse m = 42 g, prélevé dans le compartiment surgélation d'un réfrigérateur à la température t2 = -25,5°C. Il y a fusion complète de la glace et la température d'équilibre est t = 5,6°C.
On recommence l'expérience (même calorimètre, même quantité d'eau initiale, même température), mais on introduit cette fois un glaçon de masse m' = 35 g, à la température de 0°C. La nouvelle température est t' = 8,8°C.
Déduire des deux expériences précédentes :
1) La chaleur latente de fusion Lf de la glace ;
2) La capacité thermique massique cg de la glace.
On introduit un nouveau glaçon, de masse 43 g, à la température -25,5°C, dans l'eau du calorimètre à la température t' issue de la dernière expérience.
3) Quelle est la température atteinte à l'équilibre thermique ?
4) Reste-t-il de la glace ? Si oui, quelle est sa masse ?
Donnée : Capacité thermique massique de l'eau : ce = 4,19 kJ.kg-1
.K-1
Serait-il possible de m'assister s'il vous plaît ?
Merci beaucoup d'avance.
Cordialement.
Bonjour,
Bienvenue sur le forum !
En vertu de ceci, pourrais-tu nous dire (en détaillant ton raisonnement) ce que tu as été en mesure de faire pour les questions Q1 et Q2 ?
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Bonjour,
Merci pour votre retour.
Pour la question Q1 :
-->D'après la 2ème expérience :
Puisque le glaçon est à la température 0, la quantité de chaleur consommée par le glaçon pour atteindre la température 0 est nulle. Donc :
∑Q=0 <=> Chaleur perdue par le calorimètre + Chaleur de fusion du glaçon + Chaleur consommée par la glace afin d'atteindre la température d'équilibre = 0
<=>µ.(t' - t1) + m.Lf + m.ce.(T'-0) = 0
<=> Lf = [-µ.(t'-t1)-m.ce.(t'-0)] / m
<=> Par application numérique : Lf = 329,56 kJ.Kg(-1)
Pour la question 2 :
--> D'après la 1ère expérience :
∑Q=0 <=> Chaleur perdue par le calorimètre + Chaleur consommée par la glace pour atteindre la température 0 + Chaleur de fusion du glaçon + Chaleur consommée par la glace afin d'atteindre la température d'équilibre = 0
<=> µ.(t' - t1) + m.cg.(0-t2) + m.Lf + m.ce.(T'-0) = 0
<=> cg = [ -µ.(t-t1)- m.Lf - m.ce.(t-0)) ] / m
<=> Par application numérique : cg = 2,164 kJ.Kg(-1).K(-1)
Voilà ce que j'ai fait, merci d'avance pour votre prochain retour.
Cordialement.
Sans avoir vérifié tes calculs, tes deux raisonnements sont corrects.
D'ailleurs, les ordres de grandeur sont proches des valeurs usuelles :
* 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
En revanche, si je regardes le nombre de chiffres significatifs fourni par l'énoncé, tu en mets trop pour tes résultats : 
Les chiffres significatifs
Pour la question 3 :
L'ensemble {eau + calorimètre} passe de 8,8°C à . La quantité de chaleur reçue est ;
La quantité de chaleur reçue par la glace pour passer de -25,5°C à 0°C est :
La quantité de chaleur reçue par la glace pour fondre est :
La quantité de chaleur reçue par la glace fondue pour passer de 0°C à est :
Le calorimètre est supposé parfaitement calorifugé :
De cette équation, tu peux en déduire
Bonsoir,
Ce que j'ai essayé de faire pour la question 3 mais dont le résultat ne me semble pas cohérent est le suivant :
t esT la nouvelle température d'équilibre
∑Q=0 <=> Chaleur perdue par le calorimètre + Chaleur consommée par la glace pour atteindre la température 0 + Chaleur de fusion du glaçon + Chaleur consommée par la glace afin d'atteindre la température d'équilibre = 0
<=> µ.(t - t1) + m.cg.(0-t2) + m.Lf + m.ce.(t-0) = 0
<=> µ.(t - t1) + m.ce.(t - 0) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> µ.t - µ.t1 + m.ce.t = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> t.(µ + m.ce) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1
<=> t = [- m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1] / (µ + m.ce)
<=> Par application numérique : t = 5,33 °C
Merci de me répondre si vous pourriez m'apporter de l'aide pour les deux questions
Cordialement.
Pour la question 4, si à l'état d'équilibre il reste de la glace, dans ces conditions la température d'équilibre est de 0°C ...
Bonsoir,
Ce que j'ai essayé de faire pour la question 3 mais dont le résultat ne me semble pas cohérent est le suivant :
t esT la nouvelle température d'équilibre
∑Q=0 <=> Chaleur perdue par le calorimètre + Chaleur consommée par la glace pour atteindre la température 0 + Chaleur de fusion du glaçon + Chaleur consommée par la glace afin d'atteindre la température d'équilibre = 0
<=> µ.(t - t1) + m.cg.(0-t2) + m.Lf + m.ce.(t-0) = 0
<=> µ.(t - t1) + m.ce.(t - 0) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> µ.t - µ.t1 + m.ce.t = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> t.(µ + m.ce) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1
<=> t = [- m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1] / (µ + m.ce)
<=> Par application numérique : t = 5,33 °C
Merci de me répondre si vous pourriez m'apporter de l'aide pour les deux questions
Cordialement.
Nos messages ce sont croisés, pour la question 3, cf. mon message de 19h56.
D'accord merci beaucoup pour vos remarques vraiment
Effectivement pour les chiffres significatifs, il faudrait que je réduise à un chiffre après la virgule.
En revanche pour la 4ème, je n'ai vraiment pas trop idée de comment procéder. Je sais pas si je devrais calculer la quantité de chaleur normalement nécessaire à faire fondre le glaçon, et la quantité de chaleur de la question 3 et dire qu'elle est inférieure et que par conséquent il y a encore de la glace ? et comment calculer la masse si oui ?
Vous me direz comment vous pensez à votre avis qu'il faudrait faire s'il vous plaît
Merci pour votre assistance !
Bonsoir,
Ce que j'ai essayé de faire pour la question 3 mais dont le résultat ne me semble pas cohérent est le suivant :
t esT la nouvelle température d'équilibre
∑Q=0 <=> Chaleur perdue par le calorimètre + Chaleur consommée par la glace pour atteindre la température 0 + Chaleur de fusion du glaçon + Chaleur consommée par la glace afin d'atteindre la température d'équilibre = 0
<=> µ.(t - t1) + m.cg.(0-t2) + m.Lf + m.ce.(t-0) = 0
<=> µ.(t - t1) + m.ce.(t - 0) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> µ.t - µ.t1 + m.ce.t = - m.cg.(0-t2) - m.Lf
<=> t.(µ + m.ce) = - m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1
<=> t = [- m.cg.(0-t2) - m.Lf + µ.t1] / (µ + m.ce)
<=> Par application numérique : t = 5,33 °C
Merci de me répondre si vous pourriez m'apporter de l'aide pour les deux questions
Cordialement.
Nos messages ce sont croisés, pour la question 3, cf. mon message de 19h56.
Nos messages se sont croisés une fois de plus. D'accord je vous remercie.
Pseudo8gbmgbm je vais vous embêter une dernière fois. Pourriez-vous me vérifier la réponse de la question 4 ci-dessous je vous prie bien ?
La température d'équilibre est donc de -2,1 °C (Résultat de la question 3), et donc inférieur à 0. Par conséquent, la glace n'a pas entièrement fondu.
Pour retrouver la masse restante, on va calculer la masse de la glace à la température d'équilibre t=0°C.
A savoir t' = 8,80 °C et to = -25,50 °C
∑Q=0 <=> (me.ce + µ).(t - t') + mg.cg.(0 - to) + mg.Lf + mg.ce.(t - 0) =0
<=> mg.(cg.25,50 + Lf + ce.t) = - (me.ce +µ).(t-t')
<=> mg = [ -(me.ce + µ).(t-t')] / (cg.25,50 + Lf + ce.t)
<=> Par application numérique mg = 0,034 Kg = 34 g de glace
Est-ce que vous trouvez cela cohérent s'il vous plaît ?
Merci d'avance.
Cordialement.
Pour tes calculs aux questions, vus les masses fournies avec 2 chiffres significatifs, si tu as lu la fiches fournie, il faudrait en toute rigueur en fournir 2 ce que je trouve un peu juste. Il est préférable d'en mettre 3 je pense.
Pseudo8gbmgbm je vais vous embêter une dernière fois. Pourriez-vous me vérifier la réponse de la question 4 ci-dessous je vous prie bien ?
La température d'équilibre est donc de -2,1 °C (Résultat de la question 3), et donc inférieur à 0. Par conséquent, la glace n'a pas entièrement fondu. Tu as donc repris ton calcul à la question 3 (ton message de 9h57 ne donnait pas ce résultat) ?
Pour retrouver la masse restante, on va calculer la masse de la glace à la température d'équilibre t=0°C. C'est ça !
A savoir t' = 8,80 °C et to = -25,50 °C
?Q=0 <=> (me.ce + µ).(t - t') + mg.cg.(0 - to) + mg.Lf + mg.ce.(t - 0) =0
<=> mg.(cg.25,50 + Lf + ce.t) = - (me.ce +µ).(t-t')
<=> mg = [ -(me.ce + µ).(t-t')] / (cg.25,50 + Lf + ce.t)
<=> Par application numérique mg = 0,034 kg = 34 g de glace
Est-ce que vous trouvez cela cohérent s'il vous plaît ?
Merci d'avance.
Cordialement.
Le raisonnement est correct : je n'ai de nouveau pas refait les calculs mais l'ordre de grandeur du résultat final me va bien. Tu trouves donc la masse de glace qui a fondu pour atteindre cette température d'équilibre.
Et finalement, comme tu l'as écrit, on en déduit la masse de glace restante :
gbm
Donc 34 g de glace a fondu. D'où 43g - 34g = 9g de glace restante. Attention au nombre de chiffres significatifs, au moins 2 !
Pour tes calculs aux questions, vus les masses fournies avec 2 chiffres significatifs, si tu as lu la fiches fournie, il faudrait en toute rigueur en fournir 2 ce que je trouve un peu juste. Il est préférable d'en mettre 3 je pense.
Pseudo8gbmgbm je vais vous embêter une dernière fois. Pourriez-vous me vérifier la réponse de la question 4 ci-dessous je vous prie bien ?
La température d'équilibre est donc de -2,1 °C (Résultat de la question 3), et donc inférieur à 0. Par conséquent, la glace n'a pas entièrement fondu. Tu as donc repris ton calcul à la question 3 (ton message de 9h57 ne donnait pas ce résultat) ?
Pour retrouver la masse restante, on va calculer la masse de la glace à la température d'équilibre t=0°C. C'est ça !
A savoir t' = 8,80 °C et to = -25,50 °C
?Q=0 <=> (me.ce + µ).(t - t') + mg.cg.(0 - to) + mg.Lf + mg.ce.(t - 0) =0
<=> mg.(cg.25,50 + Lf + ce.t) = - (me.ce +µ).(t-t')
<=> mg = [ -(me.ce + µ).(t-t')] / (cg.25,50 + Lf + ce.t)
<=> Par application numérique mg = 0,034 kg = 34 g de glace
Est-ce que vous trouvez cela cohérent s'il vous plaît ?
Merci d'avance.
Cordialement.
Le raisonnement est correct : je n'ai de nouveau pas refait les calculs mais l'ordre de grandeur du résultat final me va bien. Tu trouves donc la masse de glace qui a fondu pour atteindre cette température d'équilibre.
Et finalement, comme tu l'as écrit, on en déduit la masse de glace restante :
gbm
Donc 34 g de glace a fondu. D'où 43g - 34g = 9g de glace restante. Attention au nombre de chiffres significatifs, au moins 2 !
Bonjour, oui effectivement j'ai repris mon calcul de la question 3 et je retrouve bien 2,1°C
Je tiens à vous remercier énormément pour votre aide ça m'a permis de corriger mes notions de chiffres significatifs par la même occasion. Je vous souhaite une agréable journée et à la prochaine 
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