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Calorimétrie température

Posté par
Skyfrid
09-05-19 à 12:35

Voici l'exercice :
La capacité thermique d'un calorimètre et de ses accessoires est de 190 J.K^-1. On verse 400g d'eau dans le vase calorimétrique. La température d'équilibre est O1 = 18.5°C.

1) On introduit dans le calorimètre un morceau de glace à la température O2 = -24°C. L'augmentation de masse du calorimètre est alors de 35g. Quelle est la température finale à l'équilibre ?

2) On plonge ensuite un bloc de cuivre de 515,8g sortant d'un four. On constate qu'à l'équilibre la température est de nouveau de 18,5°C. Quelle est la température du four ?

Données : Cglace = 2100 J.kg.K
Ceau = 4180 J.kg.K
Lfusion = 330 kJ.kg
Ccuivre = 387 J.kg.K

Je ne sais pas comment trouver 0f pour le 1) puisqu'il y a changement d'état et je ne sais pas non plus trouver 02 dans le 2)...  merci de votre aide !

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 13:57

Bonjour,

Suggestion :
Calculer (numériquement) la quantité de chaleur Q1 que peut fournir l'ensemble { eau + calorimètre } en passant de 18°,5 C à 0°C
Calculer ensuite (toujours numériquement) la quantité de chaleur Q2 nécessaire pour amener la glaçe à 0°C puis à la faire fondre entièrement.

Si |Q1|> |Q2| alors la glaçe fond entièrement et le reliquat de chaleur va élever la température de l'ensemble {calorimètre + eau + eau de fusion} jusqu'à la température cherchée. C'est le cas le plus simple.

Si |Q1|< |Q2| alors il reste de la glace non fondue et il faudra une analyse plus fine pour savoir si celle ci a commencé de fondre ou pas.

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 16:55

Merci pour ta réponse ! Cette dernière m'a beaucoup aidé. J'ai donc réussi à faire la première question. Pour la deuxième question, je ne sais pas quelle formule utiliser ?

Posté par
quarkplus
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:07

Salut ,
Et quelle est votre réponse à la première question  ?

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:11

L'eau chaude donne plus d'énergie que la glace ne prend pour se réchauffer à 0°C puis fondre. Le résultat est environ 9,69°C à l'équilibre.

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:13

Je n'aime guère le terme de "formule".
On a toujours l'impression de quelqu'un qui fouille sans trop réfléchir dans un "sac à formules" en espérant tirer "la bonne"

Pour la 2ème question il suffit d'appliquer la même loi de la physique que celle que tu as déjà utilisée pour résoudre la première.

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:15

Ok. Seulement, j'ai oublié de prendre en compte le calorimètre dans l'énergie que peut donner l'eau + calorimètre en passant de 18,5 à 0°C...pour rajouter le calorimètre c'est juste 190×18,5 ?

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:17

Je n'ai pas trouvé le même résultat que toi en ce qui concerne la température d'équilibre.
Impossible pour moi de voir d'où provient le différence puisque tu ne postes pas le détail ton calcul.

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:19

Ton résultat est il 11.62°C ? J'avait oublié le calorimètre dans le calcul

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:21

Tu es sur la bonne voie.
Je viens de vérifier qu'en "oubliant" le calorimètre on trouve en effet 9,69°C

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:22

Non. J'ai trouvé 10,5°C, mais je ne suis pas à l'abri d'une erreur.

Posté par
quarkplus
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:25

Je trouve aussi  10.5 ° C  , avec les arrondis  .    

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:26

As-tu 13314 J pour le réchauffement+fonte de la glace ?

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:30

Q2 = 35x2,1x(-24)+35x330
Q2 = 13314 J ?

Posté par
quarkplus
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:31

Le problème doit venir du calorimètre qui agit , comme le reste :
Dès le départ , je transforme le calorimètre par " sa valeur en eau  "  , ici
45 g  d'eau à 18.5 °   .
Oui à 13314 J  .

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:33

Comment trouves tu que le calorimètre représente 45g d'eau ???

Posté par
quarkplus
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:38

0.045  .  4180  =  env 190 J

Bon , mais en fait , je ne voulais intervenir dans dialogue :  je rends la parole à  odbugt .

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:40

Energie apportée par l'eau et le calorimètre en passant de 18°,5 à 0° : 34447 J
Energie consommée par la glace pour se réchauffer puis fondre :  13314 J
Excédent d'énergie 34447 -  13314 =  21133J
Cet excédent est utilisé par la totalité de l'eau + le calorimètre de passer de 0°C  à la température d'équilibre.

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:44

Mais 21133/(435*4,18) = 11.62 ??

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:51

Tu oublies encore le calorimètre.
Il se réchauffe lui aussi !

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 17:59

Merci !!! La question 1) est enfin terminée ! Cependant, je comprend pas la 2) puisque l'on connait pas Q  ET  la température finale donc ya 2 inconnus ?

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 18:52

odbugt1 je t'en supplie dis moi la réponse pour la question 2 je te promet que je vais comprendre mais la c'est chaud j'ai plus le temps et je dois rendre ce DM demain matin

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 19:29

C'est le même problème en plus simple ( car sans changement d'état ) que le précédent.
Le cuivre en se refroidissant apporte à l'ensemble {eau + calorimètre} la quantité de chaleur nécessaire pour amener sa température de 10,5°C à 18,5°C
La seule inconnue est donc la température initiale du cuivre.

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 21:50

Je suis à 2 doigts d'y arriver j'ai trouvé ce que tu voulais dire mais pour le cuivre j'ai Q=m x Ccuivre x deltaT
deltaT=Q/(m x Ccuivre)
18,5-O2=16051,2/(515,8 x 0.387)

Mais c'est incohérent parce que ça fait un résultat négatif ??

Posté par
Skyfrid
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 22:04

La voie de la vérité s'est enfin dévoilée ! J'aurai bien galéré quand même...merci beaucoup pour le temps que tu m'as consacré, je t'en suis très reconnaissant. À moi la bonne note au DM !

Posté par
odbugt1
re : Calorimétrie température 09-05-19 à 22:38

Super !



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