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Énergie libéré lors de la combustion d'un alcool
Bonjour je suis nouveau sur le site et je me suis inscrit pour que mon puisse m'aider sur un TP de chimie ou j'ai beaucoup de difficulté
En classe nous avons réalisé une expérience de brûler un alcool (butanol dans mon cas) dans un creuset (recipient). Juste au dessus de se creuset il y avais un cannette de soda avec de l'eau a l'intérieur (50ml). La cannette était recouverte de papier d'aluminium dans le but de faire une sorte de cheminé pour que les flammes n'aille pas n'importe où.
Nous avons donc réaliser différente mesure dans cette expérience.
Teau initial 24°C Teau final 81°C
Environ les même mesure pour la température du creuset
Masse de tout le système (cannette rempli, creuset vide): 100g environ
Capacité thermique eau: 4.18J.k.g-1
Capacité thermique aluminium:0.897J.k.g-1
Capacité thermique inox 0.502 J.k.g-1
Densité butane: 0.810
Je crois que c'est tout ce qu'on a comme valeur.
Avec sa il faut donc calculer l'énergie libérée en KJ.mol-1
Ensuite calculer l'énergie théorique libérée en Kj. mol-1 avec la formule 590.n+46 (n correspondant au nombre d'atomes de carbonne de l'alcool)
Ensuite calculer l'erreur relative sur vos mesure donner par la formule
N= |◇Eth-◇Eexp|/ ◇Eth avec ◇ étant un triangle
Sachant que la chaleur recue par un système est donnée par la formule
Q=m.C. (Tfinale-Tinitial)
Avec Q la chaleur recue en J
m masse du système en g
C capacité thermique massique du système ( J.°C.g-1)
Ensuite il faut proposer une explication aux erreurs de mesure observer.
Voilà je pense vous avoir tout dis et desoler si c'est un peu "brouillon". J'espère que vous saurez m'aider un peu parce que je suis perdu.
Merci d'avance.
Bonjour,
Bon, je vais essayer de reconstituer ce TP :
Vous avez fait brûler dans un creuset du butanol.
On connait soit le volume, soit la masse du butanol qui a brûlé.
La chaleur de cette combustion a été transmise (au moins partiellement) à une canette contenant une masse d'eau connue.
La matière dont est faite la canette (Aluminium ou acier inox) est connue.
La masse de la canette est connue (ou bien accessible à partir d'un calcul)
La température de l'ensemble {canette + eau} est passé de 24 à 81°C
Avant d'aller plus loin, merci de confirmer, ou corriger ou compéter cette tentative de reconstitution.
Salut
Alors oui c'est ça sauf que je ne suis pas sûr de la matière de la cannette. Enfait c'est une cannette de coca et je pense que c'est de laluminum. Je n'ai pas mesurer la température de la cannette mais je suppose que c'est la même que celle de l'eau.
Sinon la masse de la cannette vide est de 19g
La masse de la cannette pleine 69g
Masse du creuset 26g
Il manque une donnée essentielle : La masse ( ou le volume) du butanol qui a brûlé au cours de la manipulation.
OK
Autre chose :
La valeur que tu donnes de la capacité thermique massique de l'Aluminium soit "0,897J.k.g-1" est invraisemblable pour deux raisons :
1 ) L'unité n'est pas le " J.k.g-1 " mais le J.kg-1K-1
2) La valeur de 0,897 J.kg-1K-1 est invraisemblable.
Même chose pour l'inox, mais si la canette est en Aluminium cela n'aura pas de conséquences.
Je viens de rechercher dans Wikipédia la valeur de cette capacité thermique massique (autrefois appelée chaleur massique).
Wikipédia indique 897 J.kg-1.K-1 soit 1000 fois plus que dans ton énoncé
Vérifie tout de même si ton prof n'aurait pas écrit 0,897 J.K-1.g-1
car un K majuscule correspond à des kelvins et non à des "kilos"
Pour la canette : Si elle est en Aluminium, sa masse vide est probablement comprise entre 15 et 20g et certainement pas 69g
De plus canette vide 19g et canette pleine d'eau 69g donnent 50g d'eau ce qui correspond aux 50 mL que tu annonces par ailleurs.
Tout cela est très décousu.
Le mieux serait de vérifier toutes les données de l'énoncé et de revenir avec des données fiables.
Voici une aide tout de même pour t'aider à démarrer :
Chaleur Q1 reçue par l'eau : Q1 = meau * capacité thermique massique (eau) * (variation de température de l'eau) .
Chaleur Q2 reçue par la canette : Même principe
Chaleur totale reçue par le système { Eau + canette } / Q = Q1 + Q2
Desoler c'est vrai que c'est très mal organisé tout sa. Alors oui tu as raison c'est un K majuscule je pensais pas que sa changer quelque chose. Donc c'est bien 0.897J.K.g-1 c'est ce que dis exactelent l'énoncé pour la capacité thermique de l'aluminium. Pour la cannette tu as également raison cest mon binôme qui ma dis une bêtise. Sinon pour Qeau je fais 50X 4.18X (81-24)=11892J
Par contre pour Qcreuset et Qcannette je ne sais pas si je dois prendre leurs masses avec le liquide ou sans le liquide dedans.
Mince je viens de me rendre compte que la variation de la température ce fait en Kelvin mais je pense que sa change rien vu que la différence sera toujours la même
Donc c'est bien 0.897J.K.g-1 c'est ce que dis exactelent l'énoncé pour la capacité thermique de l'aluminium
Non !
C'est soit 0,897 J.g-1.K-1 soit 0,897 J.(g.K)-1 c'est à dire 0,897 Joule par grammes et par Kelvin et non 0,897 Joule.Kelvin par gramme
Autre chose : En français le séparateur décimal est une virgule et pas un point : On écrit 0,897 et pas 0.897
Mince je viens de me rendre compte que la variation de la température ce fait en Kelvin mais je pense que sa change rien vu que la différence sera toujours la même
Tu as raison cela ne change rien au résultat.
Sinon pour Qeau je fais 50X 4.18X (81-24)=11892J
Je trouve 50 * 4,18 * (81 - 24 ) = 11913 J
Par contre pour Qcreuset et Qcannette je ne sais pas si je dois prendre leurs masses avec le liquide ou sans le liquide dedans.
La canette et l'eau qu'elle contient sont des corps différents qui doivent donc être traités séparément.
J'ai zappé la participation du creuset.
En quelle matière est il fait ?
Comment avez vous mesuré sa température finale ?
J'ai copie exactement l'énoncé du prof j'en suis certain
J'ai du faire une petite erreur sur ma calculatrice puisque les résultats sont quasiment égaux.
Je comprend pas ce que tu veux dire par "traite séparément"
Il me semble que le creuset est en inox mais j'en suis pas sûr du tout. Nous avons tenté de mesure sa température final et nous avons trouvé 90°C
J'ai copie exactement l'énoncé du prof j'en suis certain
Voir le prof !
J'ai du faire une petite erreur sur ma calculatrice puisque les résultats sont quasiment égaux.OK
Je comprend pas ce que tu veux dire par "traite séparément"
Tu as déjà traité le cas de l'eau : Elle a reçu 11913 J
Tu n'as donc pas à l'inclure dans la canette pour Qcanette
Qcanette = mcanette * CAluminium * (augmentation de température de la canette)
Qcreuset = mcreuset * CInox * (augmentation de température du creuset)
Qtotal = Qeau + Qcanette + Q creuset
J'ai déjà répondu à cette question :
Je comprend pas ce que tu veux dire par "traite séparément"
Tu as déjà traité le cas de l'eau : Elle a reçu 11913 J
Tu n'as donc pas à l'inclure dans la canette pour Qcanette
Autrement dit :
Quand tu traites le cas de la canette, tu t'occupes de la canette, et RIEN que de la canette.
Donc tu utilises la masse de la canette, de la capacité thermique massique du métal dont est constitué la canette et l'augmentation de température de ce métal.
Si la canette contient quelque chose ( de l'eau par exemple ! ) tu te souviens que l'eau n'est pas en aluminium et qu'il n'y a aucune raison d'inclure sa masse dans celle .... de la canette.
Pour le creuset, il suffit de reprendre ce qui est écrit ci-dessus en remplaçant le mot " canette " par le mot "creuset "
D'accord merci je ferai mes calculs plus tard et après j'ai plus qu'à additionné si je comprend bien
Oui,
En additionnant tu obtiendras la quantité de chaleur totale reçue par le système {eau + canette + creuset} en Joule.
Salut alors je viens de faire mes calculs Qtotal=Qeau+Qcanette+Qcreuset= 14.08kJ
Je dois trouver l'énergie libérée en kJ.mol-1
Du coup je calcul la masse molaire M du butanol=74g.mol-1
Ensuite je calcul sa quantité de matière n=m/M
Comme je connais sa masse volumique et sa densité je peut trouver sa masse m=0.810X2.5=2.025 g de butanol
Donc n=2.025/74=2.7X10-2 mol
Pour mettre en kJ.mol-1 je fais
14.08/2.7X10-2=521.4 kJ.mol-1
C'est pas grand chose comparer au 2406kJ.mol-1
que je trouve en valeur théorique.
Après il me demande de calculer l'erreur relative sur nos mesures donnés par la formule
|◇th-◇exp|/◇th donc je fais
(2406-521.4)/2406=0.78 je ne sais pas trop ce que représente se chiffre mais bon...
Salut alors je viens de faire mes calculs Qtotal=Qeau+Qcanette+Qcreuset= 14.08kJ
Je ne trouve pas tout à fait le même résultat que toi, mais vu le flou de ton énoncé cela ne me surprend pas.
◇th-◇exp|/◇th donc je fais
(2406-521.4)/2406=0.78 je ne sais pas trop ce que représente se chiffre mais bon...
Ce nombre et non "se chiffre" représente le taux de différence ( donc 78% ) entre le résultat théorique et le résultat expérimental.
Non
L'énoncé parle d'erreur relative et non de rendement.
Il y a 78% de différence entre le résultat théorique et le résultat de vos mesures.
D'accord je vois pas trop ce que sa représente mais bon...
Et on me demande aussi comme il faudrait faire pour améliorer la précision des mesures. T'aurais une idée?
Et on me demande aussi comme il faudrait faire pour améliorer la précision des mesures. T'aurais une idée?
Difficile de répondre, n'ayant pas assisté à la séance de TP
Quelques généralités :
La mesure des masses et des températures sont faites avec des précisions médiocres.
La nature des matériaux est incertaine : " Je ne sais pas " , "je ne suis pas certain"
Mais l'essentiel de l'énorme différence entre le résultat théorique et expérimental est probablement ailleurs.
Le résultat expérimental suppose que toute la chaleur produite par la combustion a été transmise au système
{ creuset + eau + calorimètre } ce qui est loin d'être le cas.
Quelques exemples :
Chaleur transmise directement à l'atmosphère par la combustion du butanol.
Echanges thermiques entre la canette et le creuset avec le milieu extérieur.
Chaleur transmise aux produits de la combustion (H2O, CO2)
Chaleur latente de changement d'état du butanol qui doit être à l'état gazeux pour brûler
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