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la thermodynamique dans un verre

Posté par
libule
20-09-09 à 11:39

Bonjour, je viens de commencer la thermodynamique, et je dois résoudre ce petit problème :

Dans un verre contenant 2 dL d'eau à 18°C, on ajoute un glaçon d'environ 15 g sortant du congélateur à -16°. Trouver la température finale de ce mélange.

Oui, ça paraît très simple, seulement je ne sais pas quel calcul je dois faire pour trouver LA température du mélange.

Je sais que Q = m*c*T   et que pour un changement d'état, on a : Q = m*L

et aussi que comme le verre est un système isolé : Q(glace) + Q(eau) = 0
mais si cette somme est nulle comme retrouver la température, je ne vois pas bien. Quelqu'un pourrait-il me donner une piste quant à l'expression donnant la température de l'ensemble ?

Posté par
donaldos
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 13:02

Procède par étapes:

1.Quelle est la quantité de chaleur nécessaire pour que la température du glaçon s'élève à 0°C?

Quelle température finale de l'eau?

2. Quelle est la chaleur nécessaire pour faire fondre le glaçon?

Quelle est la température finale de l'eau?

3. Quelle est la chaleur nécessaire amener l'eau issue du glaçon à la même température que l'eau présente au départ?

Il fait bien sûr s'assurer que l'on puisse passer d'une étape à l'autre d'où la nécessité de calculer la température de l'eau à chaque étape.

Posté par
libule
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 13:58

merci pour votre réponse

je comprends ces étapes, je les avais calculé, mais comment avoir la température finale de l'eau ?

Posté par
donaldos
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 14:33

De quelle eau?

Posté par
libule
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 15:51

Pour la première étape par exemple

Posté par
donaldos
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 16:11

On suppose que la température initiale de l'eau liquide est suffisante pour élever celle du glaçon à 0°C.

La chaleur absorbée par le glaçon vaut:


 \\ Q_1=m_{g}C_{g}\Delta T_{g}

d'où la chaleur cédée par l'eau liquide:

-Q_1=m_{e}C_{e}\Delta T_{e}

et

\Delta T_{e}=T_{e}^f-T_{e}^i

avec T_{e}^f la température finale et T_{e}^i la température initiale.

D'où:

\fbox{T_{\text{e}}^f=T_{e}^i-\frac{Q_1}{m_{e}C_{e}}}

On s'attend bien sûr à ce que cette température soit supérieur à 0°C...

Posté par
libule
re : la thermodynamique dans un verre 20-09-09 à 16:17

merci, c'est bon cette fois si j'ai compris !



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