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Niveau première
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Température finale d'un mélange

Posté par
Yukimichi
22-08-11 à 16:23

Bonjour je rentre actuellement en prépa BGCPST mais étant donné que cela fait un an que je n'ai pas exercé de matière scientifique car j'étais en BTS Diététique, je bloque sur les devoirs de vacances que l'école m'a donné à rendre pour la fin de la semaine. Ce n'est pas du tout que je m'y prend à la dernière minute mais j'eai reçu la lettre il y a une semaine mais n'étant pas chez moi (en vacance =D) je ne l'ai lu que hier soir...

L'exercice est le suivant:

La masse volumique de l'eau est notée . La capacité thermique massique est notée Ceau.
1) On mélange dans un récipent calorifugé 200g d'eau à 50°C et 120g d'eau à 80°C. Trouver la température finale du mélange.

2) Quels volumes d'eau, pris initialement à 14°C et à 75°C faut-il mélanger dans une baignoire pour obtenir V=120L d'eau à 37°C

Alors je n'ai aucune formule sous la main j'ai chercher sur internet mais j'en ai trouver beaucoup de différentes. Je n'ai jamais fait ce genre d'exercice. A vrai dire j'ai apperçu que c'était d'un niveau 1ere S mais en première je n'ai fait que 3 chapitre et encore... -_- Et je ne connais pas le titre du chapitre alors je n'arrive pas à trouver de cours sur internet à ce sujet...

Merci d'avance pour vos réponses.

Posté par
efpe
re : Température finale d'un mélange 22-08-11 à 20:47

oui c'est vu en première S mais souvent oublié ensuite ^^
il faut utiliser le chapitre de thermodynamique

dans ces exos, chaque mot compte : dans ton cas, tu as un récipient calorifugé. Cela signifie que la quantité d'énergie dans ce récipient restera constante (rien ne s'échappe). Donc les seuls échanges d'énergie possibles sont entre les deux quantités d'eau.
intuitivement que se passe-t-il ? l'eau à 50° et l'eau à 80° se mélangent et vont converger vers une température d'équilibre. Il suffit maintenant de trouver cette température ^^

un dernier conseil : rien ne se perd, rien ne se crée, tout se conserve

Posté par
Yukimichi
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 10:52

Merci beaucoup pour ta réponse.

J'ai cherché le chapitre transfert thermique et thermodynamique de première S mais je ne trouve aucune formule qui pourrait m'aider... Je trouve aucun cas d'exercice comme le mien. Tout ce que je peux savoir de cette température d'équilibre c'est qu'elle est surement comprise entre 50°C et 80°C. La seule formule qui me vient est de faire une moyenne avec comme coef les températures, mais c'est certainement faux. =/

Posté par
Yukimichi
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:11

J'ai trouvé cette formule:

Tf=(m1T1c1+m2T2c2)/(c1m1+c2m2)

Et je trouve 61.25°C

Est-ce bon?

Posté par
Coll Moderateur
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:15

Bonjour à tous les deux,

Yukimichi >> Faire de la physique devrait vraiment être autre chose qu'aller à la pêche aux formules... pour ensuite passer à un exercice de mathématiques appliquées.

Alors, efpe t'a bien expliqué que rien ne se perd et rien ne se crée. Ce qui est en particulier vrai pour l'énergie.
Il a aussi insisté pour attirer ton attention sur le calorifugeage.

Un volume d'eau à 80 °C a plus d'énergie que le même volume d'eau à 50 °C
L'eau à 80 °C va perdre une certaine quantité d'énergie et c'est pour cela que sa température va baisser
L'eau à 50 °C va gagner une certaine quantité d'énergie et c'est pour cela que sa température va augmenter.

Puisque le récipient est calorifugé, aucune quantité d'énergie ne va entrer dans ce récipient ni en sortir. Conclusion : la quantité d'énergie perdue par l'eau chaude est exactement égale à la quantité d'énergie gagnée par l'eau froide.

Quelle est la quantité d'énergie perdue par une masse mch d'eau dont la température passe de 80 °C à °C ?

Quelle est la quantité d'énergie gagnée par une masse mfr d'eau dont la température passe de 50 °C à °C ?

Posté par
Yukimichi
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:23

J'ai compris tout ce que tu m'as dis mais je ne vois toujours pas comment je pourrait répondre à tes question.
Et je ne vois pas pourquoi je devrais trouver la quantité d'énergie gagnée par une masse qui va passer à 0°C...
Je ne comprend pas ce que le 0°C vient faire ici =/

Posté par
Coll Moderateur
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:30

Il n'y a pas de 0 °C dans ce que j'ai écrit.

Il y a une température inconnue qui est °C (la lettre grecque thêta)

Posté par
Yukimichi
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:34

Pardon je n'avais pas vu...

Enfin je vois toujours pas comment je pourrais trouver cette quantité d'énergie alors que je n'ai pas la température finale et je ne vois pas non plus à quoi cela va me servir à trouver cette fameuse température ...

Posté par
Coll Moderateur
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:37

A quoi cela va-t-il servir ? A répondre à la question posée par le problème

Posté par
Yukimichi
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 11:44

... Je m'en doute

Bref, je sais quand même pas comment je pourrait trouver l'énergie perdue ou gagnée.

Posté par
efpe
re : Température finale d'un mélange 23-08-11 à 19:54

dans ce cas, l'énergie de l'eau se résume à : U = c.V.T  où c est la capacité thermique volumique, V le volume d'eau et T la
c'est une formule qui doit figurer dans ton cours de 1ère S sous cette forme ou sous la forme U = c.m.T où c sera cette fois la capacité thermique massique



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