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Température de l'eau et énergie
Bonjour,
Un jour d'été, pour boire son verre d'eau, de contenance 200 mL, Céline y plonge des glaçons de masse totale m=20g qui sont à la température de -12°C.
1) Si la température de l'eau, dans le verre, est de 20°C, avant d'y ajouter les glaçons, quelle devrait-elle être lorsqu'ils auront fini de fondre?
2) Céline constate qu'en réalité, la température de l'eau dans son verre est de 13.5°C lorsque les glaçons ont finit de fondre. Evaluer l'énergie que le milieu extérieur a cédé au verre de Céline pendant la fonte des glaçons.
Pour la première question j'ai trouvé que la température devrait être de 4°C.
Mais je n'arrive pas a trouver a la seconde question.
Merci de votre aide.
J'ai fait la médiane avec les deux valeurs, mon calcul est donc (20-12)/2. Mais je ne sais pas si c'est la valeur attendu pour cette question.
Ce n'est pas la médiane ; ceci n'est pas un exercice de statistique. C'est un exercice de physique.
Il faut que tu t'intéresses aux énergies reçue et cédée...
Passage de -12°C a 0°C : Q1=m*Cglace*(0+12); Q1=0.2*2060*12 ; Q1=49440 J
Passage de la glace en eau a 0°C : Q2=m*Lfusion ; Q2= 0.2*330 ; Q2=66 J
Passage de 0°C à 20°C : Q3=m*Ceau*(20-0) ; Q3=0.2*4180*20 ; Q3=16720 J
Est-ce ce qu'il faut faire ?
Pourrais-tu :
1) indiquer les données qui accompagnent l'exercice (avec leurs unités correctement recopiées)
2) rédiger un raisonnement
3) indiquer quelle est l'inconnue
4) poser les équations qui permettent de calculer l'inconnue
5) calculer cette inconnue
Ce que tu as posté n'est pas compréhensible.
Capacité thermique de l'eau à l'état solide : 2.1 J.g-1.°C-1
Capacité thermique massique de l'eau à l'état liquide : 4.18 J.g-1.°C-1
Capacité thermique massique de l'eau à l'état gazeux : 1.85 J.g-1.°C-1
Chaleur latente de fusion de l'eau = L fusion = 330 J.g-1
Chaleur latende de l'évaporation de l'eau = L évap = 2260 J.g-1
Je recherche une température en °C à laquelle devrait être l'eau lorsque les glaçons à -12°C de masse m=20g aient finit de fondre dans un verre d'eau de 200 mL sachant que ce verra est a 20° C.
Je ne sais pas quelle formule utiliser pour calculer les énergies reçus et cédés.
L'inconnue est la température finale 
f
Quelle est la quantité d'énergie cédée par les 200 ml d'eau quand sa température passe de 20 °C à f ?
f < 20 °C
donc la quantité de chaleur (énergie) cédée par l'eau vaut 0,2 
4,18 (20 - f) (en kilojoule)
Que vaut la quantité de chaleur (énergie) gagnée par les 20 grammes de glaçons entre - 12 °C et f (on suppose, à vérifier par le calcul, que f > 0 °C et donc que les glaçons ont fondu et sont devenus de l'eau liquide)
1) Tu ne fais pas attention aux unités
2)
. Les glaçons ont une température qui croît de - 12 °C à 0 °C
. Ils fondent à 0 °C
. L'eau ainsi formée se réchauffe de 0 °C à f
Passage de -12°C a 0°C : Q1=m*Cglace*(-12); Q1=20*2060*(-12) ; Q1= -494400 J
Passage de la glace en eau a 0°C : Q2=m*Lfusion ; Q2= 20*330 ; Q2=6600 J
Passage de 0°C à Tf : Q3=m*Ceau*(Tf-0) ; Q3=20*4.18*(Tf-0) ; Q3=83.6*Tf
Dois-je utiliser la relation Q1+Q2+Q3=0 pour trouver la valeur de Tf?
C'est beaucoup mieux...
Mais il y a un mélange d'unités
2060 pour la glace est en J.kg-1.K-1
Puisque tu utilises partout le gramme comme unité de masse, il faut utiliser une capacité thermique massique de 2,060 J.g-1.K-1 pour la glace.
Le reste est bon.
Donc, en travaillant en joules, il te reste à écrire que la chaleur cédée par l'eau du verre est égale à la chaleur gagnée par les glaçons et tu auras une équation te permettant de trouver la température d'équilibre finale f
Oui pardon, je me trompe souvent d'unités.
Donc :
0.2*4.18*(20-Tf)=-494+6600+83.6Tf
0.836*(20-Tf)=6106+83.6Tf
16.72-0.836Tf=6106+83.6Tf
-0.836Tf-83.6Tf=6106-16.72
-84.436Tf=6089.28
Tf=-0.014 °C
J'ai du faire une erreur dans mon calcul parce que je trouve que cette valeur est surprenante pour cet réponse. Pour tant j'ai respecté l'équation.
1) Quantité de chaleur cédée par 200 mL d'eau qui se refroidissent de 20 °C à f
Un volume de 200 mL d'eau correspond à une masse de 200 g
Capacité thermique massique de l'eau : 4,18 J.g-1.°C-1
Qcédée = 200 4,18 (20 - f)
2) Quantité de chaleur gagnée par les 20 grammes de glaçons dont la température passe de -12 °C à f > 0 °C
Qgagnée = Qglace + Qfusion + Qeau
Qglace = 20 2,1 (0 + 12)
Qfusion = 20 330
Qeau = 20 4,18 (f - 0)
Qgagnée = 20 2,1 12 + 20 330 + 20 4,18 f
3) L'énergie cédée par l'eau est égale (en négligeant toutes les pertes) à l'énergie reçue par les glaçons :
200 4,18 (20 - f) = 20 2,1 12 + 20 330 + 20 4,18 f
Que vaut f ?
Je ne trouve pas cela.
Peux-tu poster le détail de tes calculs (ce qu'il reste à faire, car j'ai à peu près tout fait) ?
200*4.18*(20-Tf)=20*2.1*12+20*330+20*4.18*Tf
836*(20-Tf)=504+6600+83.6TF
16720-836Tf=7104+83.6Tf
16720-7104=836Tf+83.6Tf
9616=919.6Tf
Tf=10.4 °C.
Je trouve ce résultat plus cohérent que le précédent, j'ai fais une erreur bête de priorité.
Pour évaluer l'énergie que le milieu extérieur a cédé au verre pendant la fonte des glaçons qu'elle formule dois-je utiliser?
La physique n'est pas une question de "formule".
Quantité d'eau dans le verre...
Masse d'eau dans le verre...
Température sans apport d'énergie par le milieu extérieur : 10,4 °C
Température avec apport d'énergie par le milieu extérieur : 13,5 °C
Conclusion...
Dans le verre il y a 200 mL d'eau soit 200 grammes.
Q=m*Ceau*(13.5-10.4)
Q=200*4.18*3.1
Q=2591.6 J
Le milieu extérieur a cédé 2591.6 J au verre pendant la fonte des glaçons.
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