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Niveau première
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Exo 1 Sur l’équilibre thermique

Posté par
Channel92
08-04-13 à 20:58

Bonjour je suis actuellement en 1er bac pro assp (accompagnement soins services a la personne) et  je n'arrive pas a bien comprendre l'exercice suivant.  Voici l'exercice :
On place un clou chauffé dans bécher d'eau à 16°C.
Le clou a une masse de 40g, la masse d'eau contenue dans le bécher est de 150g.

A l'équilibre, la température de l'eau est de 18°C.

1. Quelle quantité de chaleur Q1 a été transférée à l'eau ?
2. A l'équilibre, quelle est la relation entre la quantité de chaleur Q1 transférée à l'eau et la quantité de chaleur Q2 cédée au clou ?
3. Quelle était était la température initiale du clou ??

Données : C eau = 4 180 J/kg°C et C fer = 460 J/kg°C

Ce que j'ai essayer de faire je ne sait pas si c'est bon  

1. Q=m*c*(2-1)     L'équilibre thermique est Q1+Q2=0


Q=40x4180x(18-16)

Q= 334 400


La question n°2 je ne la comprend pas

3. La temperature initiale du clou est de 16°C


Pouvez-vous  me dir si ce que j'ai fait et bon ou si je me suis tromper et m'aider pour la Question 2 et m'aider pour la 1 car j'ai l'impression que se que j'ai fait et totalment faux  s'il vous plait. Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:10

Bonsoir,

En physique il faut apporter la plus grande attention aux unités

Puisque l'unité de capacité thermique massique de l'eau (et du fer) est J/(kg.°C) il faut que la masse de l'eau (et du fer) soit exprimée en kilogramme

D'autre part Q est une énergie (la chaleur). Il faut indiquer l'unité à côté de la valeur numérique, sinon le résultat ne veut strictement rien dire.

Peux-tu recommencer la première question ?

Posté par
Channel92
08-04-13 à 21:30

Oui je veux bien , mais j'ai pas très bien compris , il faut que je convertisse sais sa ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:36

Je t'ai écrit ce qui ne va pas dans ta réponse à la première question. Je veux voir si maintenant tu peux y répondre correctement.

Quelle est (littéralement puis numériquement) la quantité de chaleur Q1 qui est transférée à l'eau ?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:41

J'ai toujours pas compris :s pouvez vous m'expliquer plus simplement ? S'il vous plaît  la valeur thermique s'exprime en degré C ?  

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:48

Tu as écrit :
Q1 = m.c.(2 - 1)

c = 4 180 J.kg-1.°C-1
2 = 18 °C
1 = 16 °C

Que vaut m ? (avec son unité, sinon je ne pourrai pas répondre)

et donc, que vaut Q1 (avec son unité) ?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:53

m vaut 40kg

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 21:59



Un clou de 40 kilogrammes ! !

As-tu bien lu l'énoncé ?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:01

Nn je me suis tromper sais 40g

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:06

"sais"... c'est !
_________

Il faut convertir 40 grammes en kilogramme.

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:08

C'est 0,04 kg

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:12

Q1=0,04x4180x(18-16) ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:16

Exact !

Et n'oublie pas l'unité : la chaleur est une forme d'énergie.

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 08-04-13 à 22:19

Donc c'est 334,4 kj ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 08:21

Question 1
On s'intéresse à l'eau (pas encore au clou)

La masse d'eau est m = 150 g

La capacité thermique massique de l'eau vaut 4 180 J.kg-1.°C-1

Pour utiliser l'expression Q = m.c.(2 - 1)

dans laquelle les températures sont bien en degrés Celsius et la capacité thermique massique est en 4 180 J.kg-1.°C-1 il faut convertir la masse en kilogramme. Ainsi le résultat sera en joules

m = 150 g = 0,150 kg

Q = m.c.(2 - 1)
Q = 0,150 4 180 (18 - 16)
Q = 1 254 joules
Q = 1 254 J

2)
Oui, la quantité de chaleur cédée par le clou et égale à la quantité de chaleur gagnée par l'eau

Si l'on compte positivement les quantités de chaleur gagnées, alors Q1 + Q2 = 0

et donc la quantité de chaleur "gagnée" par le clou sera négative : le clou cède de la chaleur.

3)
Quelle est l'expression de la quantité de chaleur "gagnée" par le clou quand sa température passe d'une température initiale i à une température finale f = 18 °C ?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 12:29

C'est i = 0 non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 12:39

Je ne comprends vraiment pas.

En physique, une valeur numérique sans son unité ne veut rien dire. Sur une copie, cela vaut 0

Pourquoi voudrais-tu que i = 0 °C (je suppose...)

Si le clou a une température initiale de 0 °C comment cela serait-il possible qu'en le mettant dans de l'eau à 16 °C cela fasse monter la température de l'eau à 18 °C ?

Quelle est l'expression qui te permet d'écrire (en fonction de i) la quantité de chaleur Q2 cédée par le clou dont tu connais la masse, la chaleur thermique massique, la température finale (18 °C) et la température initiale (i) ?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 12:48

alors le clou vaut 2° C  
18-16 = 2 ° C C'est bien sa ?

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 13:20

Salut,

non

Tu as de l'eau à 16°C pour que la température de l'eau passe à 18°C, il faut que le clou ait au moins quelle température (sans faire de calcul, juste comme ça, un avis)?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 13:36

Ba 2°C

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 13:58

donc tu mets un clou de 2°C (très froid) dans de l'eau à 16°C (froid) et tu obtiens de l'eau à 18°C (tiède)

Quand tu as de l'eau froide comment fais tu pour avoir de l'eau tiède? tu mets des glaçons?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 14:41

Je comprend pas la ! quand je veux de l'eau tiède je met de l'eau chaude et de l'eau froide

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 14:43

bravo, mais pourquoi alors tu mets un clou très froid dans de l'eau froide?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 14:53

ba parce qu'il y a que 2°c de différence.

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 15:02

fini déjà l'autre exo

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 18:41

maintenant tu peux m'aider pour la dernière question de celui la s'il te plait

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 19:44

on est d'accord qu'il faut mettre de l'eau chaude pour chauffer de l'eau froide

donc comment doit être le clou pour que la température augmente? froid ou chaud?
plus chaud ou moins chaud que 16°C?

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 19:48

plus chaud que 16°C

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 20:25

et par rapport à 18°C,

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 20:48

Ba c'est moins de 18°c

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 20:49

Non enfaîte  c'est plus chaud aussi

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 20:56

ok

Qclou+Qeau=0
donc
mclou*cclou*(teta final clou-teta initial clou)+meau*ceau*(teta final eau-teta initial eau)=0

remplace les noms par des nombres

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 21:33

le clou il etait a 20°c?

40 x 20 (18-20)+200x15x(18-16)=0

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 21:34

=4400

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 21:45

non c'est =0 pas 4400

teta initial clou=x

pour le reste met sles nombre en face des mots attentionaux unité Coll t'asdéjà tout onné pour l'eau

mclou
cclou
teta final clou
meau
ceau
teta final eau
teta initial eau

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 21:47

mclou 40g 0.04 kg
cclou je c pas
teta final clou je c pas
meau 200 kg
ceau 18°C
teta final eau 18°C
teta initial eau 16°C

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 22:06

le clou au final aura la même température que l'eau au final

cclou = capacité clou relis l'énoncé
ceau = capacité eau relie l'énoncé

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 22:07

masse eau ne fait pas 200 kg

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 22:12

meau 150g 0.150kg

c clou  460 J/kg°C

c eau 4 180 J/kg°C

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 22:20

ok maintenant remplace les mots dans l'équation

mclou*cclou*(teta final clou-teta initial clou)+meau*ceau*(teta final eau-teta initial eau)=0

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 22:23

0.04x460x(18-x)+0.150x4180x(18-16)

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 23:21

0.04x460x(18-x)+0.150x4180x(18-16)=0

résouds cette équation à 1 inconnue (tu peux commencer par calculer 0.150x4180x(18-16) et 0.04x460, ce sera plus facile)

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 09-04-13 à 23:55

0.150x4180x(18-16)= 1254

0.04x460=18.4

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 08:23


résouds l'équation à 1 inconnue

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 12:18

Je c'est pas comment on fait

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 12:35

0.04x460x(18-x)+0.150x4180x(18-16)=0

0.150x4180x(18-16)= 1254

0.04x460=18.4

donc
18.4(18-x)+1254=0

tu développes, tu réduis, tu trouves x=??

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 13:38

Sa fait 50,15

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 13:51

non tu t'es trompé,

donnes les étapes de ton calcul

Posté par
Channel92
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 13:55

18.4x(18-x)+1254

Posté par
Iamat
re : Exo 1 Sur l’équilibre thermique 10-04-13 à 14:38

18.4(18-x)+1254=0

ensuite?

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