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DM Température finale d’u mélange
Un Calorimètres de masse m =1,6kg et de capacité thermique C=150J.K-1.K-1 contient une masse m1=200g d'eau à la température initial T1=70 C . On y place un glaçon de masse m2= 80g sortant du congélateur à la température T2=-18 C .
Objectif : déterminer Tfinal du système et sa composition . On suppose que toute la glace a fondue . Donnée : C eau liquide =4180 J.K-1.K-1
C glace =1970 J.K-1.K-1
H ( enthalpi de fusions ) = 3,34x10^5 J.K-1
1) Calculer l'énergie Q1 Reçu par la glace.
2) calculer l'énergie Q2 cèdee par l'eau liquide et le calorimètre.
3) si on suppose que le système est isolé, quelle relation peut-on écrire pour Q1 et Q2?
4) calculer la température finale Tf du système .
5) en déduire sa composition. L'hypothèse de départ était le vérifier ?
Quelqu'un peut m'aider s'il vous plaît pour la question 1 car je trouve un résultat négatif et je ne suis absolument pas sûr de moi ?
Bonjour,
Pourrais-tu détailler (et expliquer) le calcul effectué ?
L'aide n'en sera que plus facile ...
Bonjour,
Oui bien sûr j'ai fais :
1) Q= m.c.(Tf-T initial )
m glace = 80g on convertit en kg
= 0.08kg
C glace = 1970 J.Kg-1.K-1
T1 ( température initiale) =70 C on convertit en kelvin
= 70+273,15
=343,15 k
T2 (température finale) = -18 C on convertit en kelvin
= -18+273,15
= 255,15 k
Donc applique la formule avec les données que l'on a et sa donne :
Q = 0,08Kg . 1970 J.Kg-1.K-1 .( 255,15-343,15 ) k
Et sa me donne -1,38688.10^4
Ton erreur vient du fait que tu confonds la température initiale : Ti = -18°C et la température finale : Tf = 70°C.
Dans ces conditions : Tf - Ti = 70 - (-18) = 88°C
Mais alors pourquoi dans l'énoncé on nous dit que la température initiale est 70 °C , je comprends pas ?
Excuse moi, j'ai zappé la fusion de la glace sous l'élévation de la température :
soit Te la température d'équilibre atteinte, T2 la température initiale du glaçon
Q1 = m2*cglace*(0 - T2) + m2*H + m2*ceau*(Te - 0)
En effet, il faut décomposer suivant les états physiques :
1) le glaçon se réchauffe de -18°C à 0°C ;
2) le glaçon fond ;
3) l'eau du glaçon fondu se réchauffe de 0°C à Te (température d'équilibre)
Ah non, tu ne connais pas la température d'équilibre Te (= Tf si je reviens à tes notations), puisque c'est l'inconnue recherchée 
.
Il faut faire un calcul littéral pour les questions 1 et 2 puis exprimer l'égalité Q1 + Q2 = 0 pour déterminer Te.
Je t'en prie !
Si tu veux me détailler tes calculs et ton raisonnement pour la suite, n'hésite pas.
Bonne soirée,
Bonsoir,
Voici les résultats trouvés pour les questions 1,2,3,4
Q1) Q= mglace.Hfusion
= ,08.3,34.10^5
= 2,672.10^4
Q2) Q= m eau . C eau.(0-(-18))+ m cal . Ccal.(0-(-18))
= 0,2.4180.(273,15+255,15)+ 1,6.150.(273,15+255,15)
= 5,684508.10^5
Q3) Q1+Q2=0
Q4) Tf =m1.c1.T1+m2.c2.T.2
=0,2.4180.343,15+0,08.1970.255,15/ 0,2.4180+0,08.1970
=329,191868
Tf = 329,191878-273,15
= 56°C
Est-ce juste ?
Bonsoir,
Q1) Q= mglace.Hfusion
= ,08.3,34.10^5
= 2,672.10^4 unité ???
Ton résultat est malheureusement faux, je t'ai expliqué pourquoi dans mon message du 30-10-18 à 19:04, tu n'as pris en compte dans ton calcul que le changement de phase du glaçon (de solide à liquide), mais pas la phase de réchauffage de la glace et celle de l'eau après le changement d'état.
Ensuite, je t'ai déjà expliqué que tu ne peux faire qu'un calcul littéral à ce stade
Q2) Q= m eau . C eau.(0-(-18))+ m cal . Ccal.(0-(-18))
= 0,2.4180.(273,15+255,15)+ 1,6.150.(273,15+255,15)
= 5,684508.10^5 unité ???
De nouveau faux, tu ne peux que faire un calcul littéral ... En plus que vient faire la température de la glace (-18°C) quand ici on parle du système {eau + calorimètre} à 70°C
?
Q3) Q1+Q2=0 => Oui TB ! Explique l'hypothèse à considérer pour écrire cette relation (pas d'échange avec l'extérieur : l'énergie cédée par le système {eau + calorimètre} est intégralement cédée à la glace pour atteindre la température d'équilibre (ou finale) Tf.
Q4) Tf =m1.c1.T1+m2.c2.T.2
=0,2.4180.343,15+0,08.1970.255,15/ 0,2.4180+0,08.1970
=329,191868
Tf = 329,191878-273,15
= 56°C
Tout est faux, raisonnement à reprendre sur la base de ce qu'on a écrit plus haut.
Est-ce juste ?
D'accore du coup pour la question 1 on fait :
Q=m glace . C glace.(0-(-18))+m glace . H + m glace. C eau
= 0,08.1970.(273,15+255,15)+0,08.3,34.10^5+0,08.4180
= 1,1031448.10^5 J
Puisque tu t'entêtes à ne pas suivre mes conseils et à tenter de faire inlassablement des applications numériques fausses sur les questions 1 et 2, je laisser tomber.
Ci-joints des exercices corrigés pour t'entraîner sur la calorimétrie, l'exercice 5 est similaire au tien (clique sur la maison) : 
Bon dimanche
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