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enthalpie de vaporisation de l'eau
Bonsoir,
J'ai un exercice qui me pose des difficultés :
Un récipient calorifugé contient de l'eau. Il est placé sur une balance monoplateau. Un thermoplongeur, de puissance P=350 W, est immergé dans le récipient et porte l'eau à ébullition sous la pression de 1 bar approximativement. La balance permet de mesurer la masse m d'eau vaporisée pendant la durée , mesurée à partir du début de l'ébullition. La puissance thermique perdue, qui ne sert pas à chauffer l'eau, est supposée constante et notée
.
1. En appliquant le premier principe à un système qu'on explicitera, établir la relation entre l'enthalpie de vaporisation massique de l'eau et
.
Le système considéré est {calorimètre + liquide}
1er principe :
A partir de là je ne sais pas quoi faire pour trouver l'expression voulu. C'est surtout le Lv qui me pose problème car je ne comprends pas "où le mettre".
Merci d'avance pour votre aide !
Commence par bien comprendre mon message du 09-06-17 à 22:58 du topic précédent : 
calorimétrie
Tu comprendras qu'il faut raisonner sur la variation d'enthalpie, ce qui va te permettre de faire intervenir l'enthalpie massique de vaporisation de l'eau.
Il faut t'en tenir à la relation de base pour une évolution sous pression atmosphérique fixe :
H=Q
avec ici :
Q=(P-Pfuite).t
J'ai tenu compte de ton message et voici ce que j'ai fait :
Le problème c'est que comme je l'ai dit précédemment je ne sais pas ce qu'est Lv : on en a jamais parlé en cours....
J'ai donc supposé que c'était l'équivalent de "K" donc l'exercice de l'autre post.
Est-ce que c'est cela s'il-te-plaît ?
Lv désigne l'augmentation d'enthalpie d'un kilogramme d'eau liquide au cours de sa vaporisation sous pression atmosphérique normale et à 100°C.
Ton énoncé ne précise pas la température initiale de l'eau à l'instant où on déclenche le chronomètre. Je la suppose de 100°C dans la mesure où la masse initiale d'eau n'est pas indiquée, pas plus que sa température.
La masse d'eau contenue dans le calorimètre qui ne se vaporise pas reste ainsi à température fixe (100°C) et ne subit aucune variation d'enthalpie. J'applique la relation déjà fournie à la masse d'eau m qui se vaporise pendant la durée T :
Q=(P-Pfuite).t=H=m.Lv
Je ne comprends pas comment tu trouves
Lv est l'enthalpie massique de vaporisation, c'est à dire la variation d'enthalpie lors de la vaporisation d'un kilogramme de liquide à 100°C sous une pression de une atmosphère.
Lorsqu'une masse m d'eau passe de l'état liquide à l'état de vapeur à température fixe (100°C) et à pression fixe (1atm), sa variation d'enthalpie est
H=m.Lv
Le reste du système : le calorimètre et l'eau qui reste à l'état liquide, garde une enthalpie fixe puisque sa température reste fixe sous pression fixe.
H=m.Lv est donc en fait la variation d'enthalpie du contenu initial du calorimètre puisque seule la masse m d'eau qui se vaporise voit son enthalpie changer. Évidemment, comme déjà expliqué, je suppose la température initiale égale à 100°C sous la pression de 1atm.Dans mon cours on a écrit la formule
D'après ce que tu me dit j'ai compris qu'on avait :
Mais pourquoi ça ne donne pas : ?
Pourquoi on "enlève" le ? Est-ce que c'est que le
est "compris" dans le Lv ?
Dans mon cours on a écrit la formule \Delta H= mC\Delta T
Cela n'est vrai que pour une masse m de matière qui subit une variation de température sous pression constante en absence de changement d'état physique ! C'est bien d'apprendre des formules mais il faut connaître précisément leurs conditions de validité !
Tu as sûrement étudié cela dans l'enseignement secondaire : lorsqu'un corps pur change d'état physique sous pression constante, la température reste fixe pendant toute la durée du changement d'état. Imagine une masse mo d'eau à 100°C sous 1atm (m0>m), si tu continues à lui apporter de la chaleur, la température de l'eau reste fixe mais une masse m d'eau se vaporise. Cette masse m est telle que :
Q=
H=m.Lv
Il n'y a pas de
T dans la formule ! Heureusement d'ailleurs puisque, tant qu'il reste encore de l'eau liquide dans le calorimètre, la température reste fixe : T=0 !
Retiens bien aussi cette formule : lorsqu'une masse m de corps pur subit un changement d'état sous pression fixe, la température reste fixe et la variation d'enthalpie est :
H=m.L
L est l'enthalpie massique de changement d'état : je n'ai pas mis d'indice à L car il peut aussi s'agir d'une fusion, d'une sublimation...
Tu dois savoir que, sous 1atm, la fusion de la glace s'effectue à la température fixe de 0°C...
Merci ça me semble plus clair 
On nous dit ensuite :
2. On réalise une première expérience qui permet de mesurer pour
. Dans une deuxième expérience, on ajoute dans le récipient un deuxième thermoplongeur identique au précédent et on obtient
pour la même durée.
Ecrire le système de deux équations vérifié par Lv et , faisant intervenir
. En déduire Lv en fonction de
.
Pour la première expérience, on a :
Pour la deuxième expérience je ne sais pas trop comment modifier cette expression parce-que je ne sais pas s'il suffit simplement de remplacer m1 par m2......
Passer de l'expérience 1 à l'expérience 2 se fait en doublant la puissance thermique reçue sans modifier la puissance perdue :
(P-Pfuite).t1=m1.Lv
(2P-Pfuite).t2=m2.Lv
Je te laisse continuer : puisque P est fournie dans l'énoncé, tu obtiens un système de deux équations à deux inconnues : Lv et Pfuite.
Puisque , une division membre à membre des deux égalités que je t'ai fournies conduit à :
En reportant dans la première relation :
Je te laisse terminer les calculs. Les tables thermodynamiques indiquent, pour P=1atm et T=100°C : Lv=22,57.105J/kg ; la valeur que tu vas obtenir est très proche de cette valeur ...
On me dit ensuite :
En déduire la valeur de l'enthalpie de vaporisation molaire de l'eau (M=18,0g/mol). Vérifier que cette valeur est raisonnable à partir de vos connaissances sur les phénomènes ayant lieu à l'échelle moléculaire lors de la vaporisation.
Soit Ln l'enthalpie de vaporisation molaire de l'eau on a :
Je sais que la vaporisation nécessite une grande quantité d'énergie mais je ne sais pas si cela peut être relié au résultat trouvé....
Sinon je sais aussi que l'eau dans cet état est facilement compressible et ils me semblent que les molécules d'eau sont séparées.... mais une fois de plus je ne vois pas comment relier ça au résultat obtenu.
L'expression que je t'ai fournie conduit à :
Lv=22,5.105J.kg
L'enthalpie molaire de vaporisation vaut donc :
Lvm=M.Lv=40,5kJ/mol
Pour vaporiser de l'eau, il faut fournir l'énergie suffisante pour éloigner les molécules d'eau les unes des autres. L'enthalpie molaire de vaporisation correspond donc à la somme des énergie molaires d'interactions à courte distance entre les molécules : interactions dipôle - dipôle, forces de Van der Waals... Ces énergies molaires sont de l'ordre de quelques dizaine de kilojoules par mole.
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