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Cohésion des solides
Bonjour à tous,
J'aimerai que quelqu'un m'aide à comprendre mon exercice de physique car je ne le comprends pas.. (je suis en 1ère S)Je n'ai pas réussi à avoir de résultat malgré mes nombreux efforts. MERCI DE VOTRE AIDE
Voici le sujet : Au café, le serveur réchauffe mL de lait en y injectant de la vapeur d'eau à 120,0°C. Le lait, initialement à la température de 18,0°C, est réchauffé à 60,0°C. On suppose que les transferts thermiques se font uniquement entre le lait et la vapeur d'eau et que toute la vapeur injectée devient liquide et se refroidit à 60,0°C. On considère que le lait a la même capacité thermique massique que l'eau liquide.
Les questions :
1. Calculer l'énergie que doit recevoir le lait pour s'échauffer de 18,0°C à 60,0°C.
2. Exprimer, en fonction de la masse (m) de vapeur d'eau injectée :
a) l'énergie que peut fournir cette vapeur en se refroidissant jusqu'à 100,0°C ;
b) l'énergie que peut fournir cette vapeur en devenant liquide ;
c) l'énergie que peut fournir l'eau liquide formée en se refroidissant de 100,0°C à 60,0°C
3. A l'aide d'un bilan des échanges énergétiques, calculer la masse (m) de vapeur d'eau à injecter dans le lait.
Données :
- Energie massique de condensation de l'eau : L(vap)= 2 257 kJ.kg
- р(eau) = 1,00 kg.L
- L'énergie thermique E(th) échangée lors du changement de température Δθ, de la masse (m) d'un corps de capacité thermique massique C(corps) sans changement d'état est E(th) = m*C(corps)*Δθ
- C(eau)(en gramme) = 1,85kJ.kg.°C ; C(eau)(en litre) = 4,18 kJ.kg.°C
Bonjour,
Au café, le serveur réchauffe mL de lait en y injectant de la vapeur d'eau à 120,0°C.
Cette phrase est incomplète.
- C(eau)(en gramme) = 1,85kJ.kg.°C
Les unités de cette donnée sont contradictoires : grammes ou kg ?
C(eau)(en litre) = 4,18 kJ.kg.°C
Même chose ici entre litre et kg
Bonjour odbugt1,
Merci beaucoup de prendre le temps de me répondre 
Il y a 220 mL de lait et les unités sont données comme ceci dans mon livre de physique, cela me pose bien des problèmes.
Les unités sont des Joules par Kilogramme. La formule correspond à l'énergie thermique : masse.c(corps).delta(température en Celsius)
Bonjour à tous,
J'aimerai que quelqu'un m'aide à comprendre mon exercice de physique car je ne le comprends pas.. (je suis en 1ère S)Je n'ai pas réussi à avoir de résultat malgré mes nombreux efforts. MERCI DE VOTRE AIDE
Voici le sujet : Au café, le serveur réchauffe mL de lait en y injectant de la vapeur d'eau à 120,0°C. Le lait, initialement à la température de 18,0°C, est réchauffé à 60,0°C. On suppose que les transferts thermiques se font uniquement entre le lait et la vapeur d'eau et que toute la vapeur injectée devient liquide et se refroidit à 60,0°C. On considère que le lait a la même capacité thermique massique que l'eau liquide.
Les questions :
1. Calculer l'énergie que doit recevoir le lait pour s'échauffer de 18,0°C à 60,0°C.
2. Exprimer, en fonction de la masse (m) de vapeur d'eau injectée :
a) l'énergie que peut fournir cette vapeur en se refroidissant jusqu'à 100,0°C ;
b) l'énergie que peut fournir cette vapeur en devenant liquide ;
c) l'énergie que peut fournir l'eau liquide formée en se refroidissant de 100,0°C à 60,0°C
3. A l'aide d'un bilan des échanges énergétiques, calculer la masse (m) de vapeur d'eau à injecter dans le lait.
Données :
- Energie massique de condensation de l'eau : L(vap)= 2 257 kJ.kg
- р(eau) = 1,00 kg.L
- L'énergie thermique E(th) échangée lors du changement de température Δθ, de la masse (m) d'un corps de capacité thermique massique C(corps) sans changement d'état est E(th) = m*C(corps)*Δθ
- C(eau)(gazeux) = 1,85kJ.kg.°C ; C(eau)(liquide) = 4,18 kJ.kg.°C
La quasi totalité des unités de l'énoncé sont fausses.
L(vap) doit être de 2257 kJ/kg et en AUCUN CAS en kJ.kg
Rho(eau) doit être en kg/m³ (ou en kg/L à la rigueur) mais en aucun cas en kg.L
C(eau)(liquide) = 4,18 kJ/(kg °C) ou si on préfère 4,18 kJ.kg-1°C-1 ... mais en aucun cas exprimée en kJ.kg.°C
C(eau)(gazeux) doit aussi être exprimée en kJ/(kg °C) (ou en kJ/(kg.K)) et en aucun cas en kJ.kg.°C
-----
Ce sont des manquements graves.
On ne peut pas travailler un exercice de Physique en écrivant n'importe quoi dans les unités.
Même si tu ne t'en rends pas compte, ce que tu écris (avec les unités) est du même genre que de dire, par exemple, que la pointure de tes chaussures est de 18 volts.
C'est évidemment faux et incompréhensible ...
Et c'est ce genre de choses que tu fais en utilisant des unités complètement fausses.
Il y a 220 mL de lait et les unités sont données comme ceci dans mon livre de physique, cela me pose bien des problèmes.
C'est en effet un problème car la résolution de cet exercice suppose qu'on connait la masse de lait et non son volume.
Que faire ?
D'abord t'assurer que tu n'as pas oublié dans l'énoncé la donnée qui permet de passer du volume à la masse, c'est à dire la masse volumique du lait.
Si tu n'as rien oublié dans l'énoncé, tu peux en première approximation assimiler la masse volumique du lait à celle de l'eau soit comme indiqué dans l'énoncé 1 kg.L-1
Re-bonjour,
Tout d'abord, merci beaucoup pour vos réponses.
Concernant le sujet, effectivement j'ai oublié de mettre l'exposant ce qui fait que mes unités étaient fausses.
La masse volumique de lait est égale à 0,22kg :
rho = m/Vm équivalent à m=rho*Vm=1000*0,00022=0,22kg
Je ne vois pas comment à partir de ça je peux trouver l'énergie que doit recevoir le lait pour passer de 18°C à 60°C. :/
Ineedhelp
J'ai produit déjà quelques calculs :
1) 38,6232 J (j'ai utilisé la relation que j'ai cité juste au-dessus et appliqué les températures 60 et 18°C)
2a) 8,14 J (pareil mais avec 120 et 100°C)
2b) 496,54 J (J'ai utilisé la relation Q=m.L car il y a selon moi un changement d'état, j'ai pris L(vap) = 2257 kJ.kg^-1)
Je peux détailler mes calculs si besoin, j'ai utilisé la masse de lait pour les questions 2a et 2b également est-ce correcte?
Ineedhelp
La masse volumique de lait est égale à 0,22kg :
D'où provient cette donnée ?
Elle n'a aucun sens.
La masse volumique ne s'exprime pas en kg qui est une unité de masse.
On va finir par y arriver.
Si nous nous sommes bien compris :
l'énoncé annonce un volume de lait de 220 mL
Faute de connaître la masse volumique de ce lait nous faisons l'hypothèse que cette masse volumique est égale à celle de l'eau soit 1g/mL
Donc on en déduit que la masse du lait est de 220g ou 0,220 kg
On peut considérer 2 "systèmes"
1) Un système "chaud" qui en cédant de l'énergie (qu'il fournit au système "froid") change d'état et se refroidit :
Ce système "chaud" est celui de l'eau. Il cède de l'énergie en plusieurs étapes :
1.a) La vapeur d'eau passe de 120 à 100°C
1.b) La vapeur d'eau se condense sans changer de température.
1.c) L'eau liquide se refroidit de 100°C à 60°C
Un système "froid" qui en recevant de l'énergie du système "chaud" se réchauffe.
Ce système "froid" est celui du lait et il reçoit de l'énergie en une seule étape :
2.a) Le lait passe de 18°C à 60°C
Chacune des étapes 1.a), 1.b, 1.c, 2.a correspond à une quantité d'énergie calculable par les lois de physique.
Et puis toujours en vertu des lois de la physique la somme algébrique de toutes les énergies de toutes les étapes est nulle.
Attention cela implique que les énergies cédées par le système chaud sont négatives tandis que celle reçue par le système froid est positive.
Voici un exemple de calcul :
Energie reçue par le lait pour passer de 18°C à 60°C :
E1 = m(lait) * capacité thermique massique (lait) * [température finale (lait) - température initiale (lait) ]
avec :
masse du lait = 0,22 kg
capacité thermique massique (lait) = 4180 J.kg-1.°C-1
Variation de température = 60 - 12 = 48°C
E1 = 0,220 * 4180 * ( 60 - 12 ) = 3,86.104 J
Et voici un autre exemple :
Energie fournie par la vapeur d'eau en se refroidissant de 120°C jusqu'à 100,0°C
E2 = m(eau) * capacité thermique massique de la vapeur d'eau * [température finale (eau) - température initiale (eau) ]
E2 = m(eau) * 1850 * (100 - 120) = -3,70.104 * m(eau) (en Joules)
Conformément à l'énoncé cette énergie est exprimée en fonction de la masse de l'eau qui est pour l'instant inconnue
Bonsoir odbugt,
Merci beaucoup pour votre aide! J'ai compris comment il fallait que je procède, j'ai oublié de convertir la capacité thermique massique en J.kg, je l'ai laissé en kJ.kg^-1, c'est pour cela que mes réponses sont fausses.
Par ailleurs, j'aimerai savoir si vous pourriez m'expliquer ce qu'est un bilan des échanges énergétiques, je n'ai encore jamais vu ce terme et la question 3 me demande de m'aider de ce dernier. J'ai regardé dans mon livre mais mes recherches n'ont pas porté leurs fruits..
Encore merci beaucoup!
Ineedhelp
Par ailleurs, j'aimerai savoir si vous pourriez m'expliquer ce qu'est un bilan des échanges énergétiques, je n'ai encore jamais vu ce terme et la question 3 me demande de m'aider de ce dernier. J'ai regardé dans mon livre mais mes recherches n'ont pas porté leurs fruits..
Il y a donc ici échange d'énergie entre un système "chaud" qui cède de l'énergie et un système "froid" qui en reçoit.
Si la totalité de l'énergie cédée par le système "chaud" est transmise au système "froid" donc s'il n'y a pas de pertes thermiques ( cas idéal jamais observé en pratique ) on peut dire que l'énergie totale du système global {"chaud" + "froid"} reste constant.
Si on appelle Q1 l'énergie cédée par le système "chaud" et Q2 celle récupérée par le système froid on aura :
Q1 = - Q2 ou bien Q1 + Q2 = 0 ou bien aussi |Q1| = |Q2|
NB : On convient de compter positivement l'énergie reçue et négativement celle qui est cédée.
Bonsoir odbugt1,
Merci beaucoup pour votre précieuse aide!
J'ai compris beaucoup de chose ce week-end grâce à vous!
Encore merci et bonne continuation
Ineedhelp
Bon travail !
A titre indicatif j'ai trouvé m = 15,7 g
Mais attention, personne n'est à l'abri d'une erreur.
Pour refroidissement ou le l'échauffement de la vapeur d'eau, de l'eau liquide , du lait :
E = m(fluide concerné) * capacité thermique massique du fluide concerné * (température finale - température initiale)
Pour la condensation de la vapeur d'eau en eau liquide :
E' = - m (eau) * Energie massique de condensation de l'eau.
E' < 0 car il s'agit d'énergie cédée.
Merci.
Je te joins le détail de mon calcul, cela te donneras l'occasion si tu le désires de le vérifier pas à pas.
Toutes les énergies sont exprimées en Joules
Passage de la vapeur d'eau de 120°C à 100°C :
E1 = m(eau) * 1850 * ( 100 - 120 ) = - 3,7.104 * m(eau)
Condensation de l'eau :
E2 = - 2,257.106 * m(eau)
Passage de l'eau liquide de 100 à 60°C
E3 = m(eau) * 4180 * (60 - 100) = -1,672.105 * m(eau)
Total cédé par le système "chaud" : E1 + E2 + E3 = - 2,4612.106 * m(eau)
Passage du lait de 18°C à 60°C :
E4 = 0,22 * 4180 * (60 - 18) = 3,86232.104 J
Loi du transfert thermique :
E1 + E2 + E3 + E4 = 0
- 2,4612.106 * m(eau) + 3,86232.104 = 0
m(eau) = 3,86232.104 / 2,4612.106 = 0,01569 kg = 15,7g
Bonjour
Je sais qu'il est tard pour répondre mais j'ai eu la correction de ma prof et cela pourra aider d'autre personne
Énoncer détaille :
Qlait=mlait * clait* 
Qlait=
lait*Vlait*clait*(60-18)
Qlait=42*1,00*220*10-3*4,18
Qlait= 38,6
2)a)
Q1=m*ceau*
Q1=m*ceau*(100-120)
Q1= -20m* ceau
Q1= 83,1m
B) Q2=m*L
Q2=-2257
C)Q3=m*ceau*
Q3=m*ceau*(60-100)
Q3=-40*ceau
Q3=-167m
4)m=15,4g
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