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DM physique : micro-onde

Posté par
Yyinnn
04-01-20 à 14:09

Bonjour, quelqu'un pourrait m'aider pour mon DM de physique s'il vous plaît.

Doc 1: capacité thermique massique
Capacité thermique de la viande: cviande = 3135
Capacité thermique de l'eau: ceau = 4186
Capacité thermique des os: cos = 800
Relation: E=mcT
m: masse en kg,  T: variation de température en °C, E: énergie en joule.

Doc 2: Caractéristique du micro-onde.
Puissance du micro-onde : P=700 W
Fréquence du rayonnement : f=2,45 GHz

Données: Constante de planck : h=6,63.10-34m2/kg/J-1
Composition d'un dindon: 60% d'eau, 25% viande et 15% d'os. ( pourcentage en masse )
Domaine de longueur d'onde des micro-ondes : 1mm à 30 cm.

Question :
1) Déterminer l'unité de la capacité thermique massique.

2) Montrer que l'énergie à apporter pour cuire le dindon peut s'exprimer : E= 102,5.103T

3) Combien de temps en heure va durer la cuisson du dindon au micro-onde ?

4) Le micro-onde fonctionne-t-il vraiment dans le domaine des micro-ondes.

5) Combien de photon seront nécessaire à cette cuisson?

Merci d'avance !

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 14:51

S'il vous plait, quelqu'un pourrait m'aider?

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:01

Hello

1/ Essayons une analogie:

vitesse = distance / temps

unité SI distance -> le mètre
unité SI temps -> la seconde

Donc unité si vitesse:  m/s

Ici   E = m \times c \times \Delta T

Donc c = \frac{E}{m\Delta T}

unité SI énergie ...
unité SI masse ...
unité SI température ...

Donc unité SI capacité thermique massique ...

2/ Il manque des données, de températures par exemple?

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:08

Ah d'accord j'ai compris pour la question 1 merci et en effet pour la 2 j'ai oublié de mettre les données. C'est le petit énoncé de ces questions :
Pour manger super dindon il faut faire passer sa température de 20°C à 82°C, pour cela on va le passer au micro-onde.

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:16

Et l'énergie nécessaire vaut  E = m \times c \times \Delta T

Donc l'énergie totale nécessaire pour la viande, l'eau et l'os contenus dans le dindon

 E_{tot} = E_{eau}+E_{viande}+E_{os} = m_{eau} \times c_{eau} \times \Delta T + m_{viande} \times c_{viande} \times \Delta T + m_{os} \times c_{os} \times \Delta T

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:21

Pour les masses de l'eau, viande et os sans en pourcentage et j'ai oublié comment enlever ces pourcentages.

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:24

Il pèse combien ton dindon?

Disons qu'il a une masse de 2 kg

s'il le pourcentage massique d'eau est de 60%, la masse d'eau dans le dindon est:

60% x 2 kg = 1,2 kg

Allez, à toi, pour le moment il n'y a que moi qui bosse

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:42

D'accord merci. Ici la masse de dindon fait 30kg.
Avec la formule Etot = meau×ceau×∆T+ mviande×cviande×∆T+ mos×cos×∆T

=18×4186×∆T+7,5×3135×∆T+4,5×800×∆T
= 102460,5×∆T
Donc c'est bien 102,5.103×∆T

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:49

trop fort

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 15:59

Merci
Pour la question 3 faut faire comment?

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 16:41

Le micro onde délivre une puissance de 700 W

Cela leur dire que par seconde il va fournir une énergie de 700 J

Tu as calculé combien de joules sont nécessaires à cuire le bestiau (30 kg, ç rentre pas dans mon micro onde )
Donc tu peux facilement calculer le temps en secondes que mettra le micro onde à fournir cette énergie

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 17:08

Je n'ai pas très compris désolé. Pour calculer le temps faut utilisé la puissance du micro-onde donc 700 W et l'énergie pour cuire le dindon ?

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 17:32

E = 102,5.10^3\Delta T = 102,5.10^3.(82 + 273 - 20 - 273) = 6355 kJ

Le four délivre 700 J par seconde, le temps de cuisson est donc de:

t = \frac{6355.10^3}{700} = 9078 s

que tu convertiras judicieusement en heures, minutes, secondes

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 17:56

Ah d'accord merci. Donc si je converti 9078s en heure ça fait 9078÷3600=2,52.107. Je me trompe peut être

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 17:59

Citation :
Je me trompe peut être


Et pas qu'un peu ... ou bien il faut changer de calculette

Allez 9078 s = 2h 31 mn 18 s

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 18:04

C'est bien précis, merci. Mais je crois que j'ai juste mal calculer.

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 18:29

Pour la question 4, le micro-onde fonctionne que dans le domaine de micro-onde car f=1/t =1/9078=1,1.104. Es ce bien ça?

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 19:59

hum ... je ne sais pas si je dois rire ou pleurer. Avec une telle fréquence (je passe sur le fait que tu as écris 104 là où tu voulais écrire 10-4) , si une vie extra terrestre est à l'écoute du four à micro onde quelque part dans l'univers, elle saura tôt ou tard quand le dindon est cuit.

Bon, plus sérieusement, je ne sais si c'est un effet congés ou un besoin urgent de potasser ton cours, mais il faut que tu fasses qlq choses

L'énoncé te dit que la fréquence du micro-onde est f = 2,45 GHz
L'énoncé te dit aussi l'intervalle de longueurs d'ondes pour les "micro ondes" est 1 mm à 30 cm

Or \lambda = c.T = \frac{c}{f}  où c est la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques (de la lumière) que l'on va approximer à c = 3.10^8 m/s

Donc pour le micro onde \lambda = \frac{3.10^8}{2,5.10^9} = 0,12 m

A comparer à l'intervalle 1mm, 30 cm

Je te laisse conclure?

La question 5/ risque d'être passionnante, mais ne t'inquiète pas tu seras accompagné(e) jusqu'au bout

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 20:19

Ah oui j'ai vu les donnés dans l'énoncé mais je ne savais pas comment l'utiliser. Donc je conclus que le micro onde ne fonctionne pas que dans le domaine des micro-ondes puisque 0,12mm n'est pas dans l'intervalle 1mm à 30cm.

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 20:36

Presque !  

Citation :
puisque 0,12mm n'est pas dans l'intervalle 1mm à 30cm.


La longueur d'onde c'est 0,12 m, soit 12 cm ou bien 120 mm

Je te laisse reconclure... et prendre l'initiative pour la question 5/

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 21:07

Je conclus que le micro-onde fonctionne dans le domaine de micro-ondes puisque la longueur d'onde est de 120mm qui est dans l'intervalle 1mm à 30cm.

Pour la question 5) c'est E= (h×c)/
=6,63.10-34×3,0.108 /0,12
= 1,6575.10-24

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 04-01-20 à 22:03

J'avais compris la question, mais je n'ai pas compris te réponse
(promis, mes "taquineries" ne sont en rien méchantes)

On avait   E = 6355 kJ

L'énergie d'un photon (grain d'énergie) est   E_{photon} = h.f

Tu connais f, tu connais h (données de l'énoncé)

Donc tu pourras calculer le nombre de photons qui vaut:    \frac{E}{E_{photon}}

Allez, à toi

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 05-01-20 à 10:56

Alors si je me trompe c'est:
Ephoto=6,63.10-34×2,45.109
=1,62435.10-24

Donc E/ Ephoton = 6355.103 / 1,62435.10-24
= 3,91.1037

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 05-01-20 à 11:10

Citation :
Alors si je me trompe c'est:


Effectivement tu arrives à te tromper dans la dernière ligne droite (serais tu un rien étourdi(e) ?)

La puissance de 10 dans le résultat final est KO:  du 10 puissance 6 sur du 10 puissance -24, ça ferait plutôt du 10 puissance 30, non?

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 05-01-20 à 11:18

Oui, mais j'ai compter les puissances après 3,91 c'est pour ça. Du coup c'est 3,91.1030 et non 1037

Posté par
dirac
re : DM physique : micro-onde 05-01-20 à 11:26

Alors ... si c'est normal ou que tu as compris ... la Terre est sauve.

Ben, alors, on l'as fini ce DM ?   

(je t'engage, à la refaire autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que toutes les étapes de raisonnement et de calcul te soit très familières   )

Posté par
Yyinnn
re : DM physique : micro-onde 05-01-20 à 11:35

Oui on a fini. Je vais le refaire comme vous m'avez conseiller. Merci beaucoup de votre aide .



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