SOS physique-chimie

Bonjour à tous.

J'aurai besoin de votre aide rapidement .. J'ai un TP à rendre pour mardi ..

Voilà, pour le I, j'ai trouvé C ) 170 Joule/degré environ.


Mais c'est le II ou je bloque. J'ai une masse de glaçons qui vaut 52,6 grammes.
Téta 2 vaut 0°C

J'ai besoin d'aide sur les différents transferts thermiques .. Je suis perdu .. Je suis pret à réfléchir avec vous !

Merci d'avance à tous.

Bonjour.
Lorsque vous avez réalisé ce TP vous avez placé dans le calorimètre de l'eau à une température théta1 (que je noteq1).
Vous avez ensuite introduit un glaçon à la température théta2 (queue note q2) avec q2 = O°C car le mélange eau glaçon est en équilibre thermique (vois cours).
A la fin (lorsque les glaçons ont disparus) vous avez mesuré la température de l'ensemble thêta final (que je note qf).
Qu'est ce qui s'est passé ?
L'ensemble eau calorimètre initialement à la température q1 à atteint une température finale qf. Comme il est évident que qf < q1 l'ensemble eau calorimètre a cédée de l'énergie au glaçon.
Dans le même temps le glaçon a fondu puis l'eau résultant de cette fusion est passée de 0°C à la température finale qf.
Exprimer l'énergie cédée par l'eau et la colorimètre.
Exprimer l'énergie captée par le glaçon pour fondre (changement d'état) et pour ensuite que l'eau résultant de cette fusion passe de 0°C à qf.

Pour mes mesures, q1 = 53,7 °C et qf = 34,9 °C

On a donc assisté à la fusion du glaçon, ce qui a refroidi le mélange { eau + calorimètre } de départ.

Si je comprends bien, on a 4 formules :

E ( cédée l'eau ) = m1 x Ceau x | téta f - téta 1 | où m1 = 200g ; C eau = 4185 J.kg.°C-1 ; téta f = 34,9 et téta 1 = 53,7 °C
E ( calorimètre ) = C calo x | téta f - téta 1 | où C calo = 170 J/°C ; téta f = 34,9 et téta 1 = 53,7
E ( reçu par le glaçon ) = m2 x L fusion où m2 = 52,6 g et L fusion qui est l'inconnu.
E ( eau formée ) = m2 x C eau x | téta f - téta 2 | où m2 = 52,6 ; C eau = 4185 J.kg.°C-1 ; téta f = 34,9 et téta 2 = O°C


Est ce que ca va ..?

E ( cédée l'eau ) = m1 x Ceau x | téta f - téta 1 | où m1 = 200g ; C eau = 4185 J.kg.°C-1 ; téta f = 34,9 et téta 1 = 53,7 °C
E ( calorimètre ) = C calo x | téta f - téta 1 | où C calo = 170 J/°C ; téta f = 34,9 et téta 1 = 53,7
E ( reçu par le glaçon ) = m2 x L fusion où m2 = 52,6 g et L fusion qui est l'inconnu.
E ( eau formée ) = m2 x C eau x | téta f - téta 2 | où m2 = 52,6 ; C eau = 4185 J.kg.°C-1 ; téta f = 34,9 et téta 2 = O°C

Exact.
L'énergie cédée par l'eau et le calorimètre s'écrit donc :
E cédée = m1 x Ceau x | téta f - téta 1 | + C calo x | téta f - téta 1 | (elle est négative car téta f < téta 1)
L'énergie reçue par le glaçon pour fondre et par l'eau pour atteindre téta f s'écrit donc :
E reçue = m2 x L fusion + m2 x C eau x | téta f - téta 2 | (elle est positive car téta f > téta 2 ).
Comme E reçue = - E cédée vous pouvez déterminer L fusion.
ATTENTION aux unités les masses pesées sont en gramme alors que C eau = 4185 J.kg.°C^-1 ; vous devez convertir les masses en kg et vous trouverez L en J/kg.

Je passe le détail des calculs. Si je tiens compte des masses, que je convertis en kg, cela donne :

E ( cédée ) = 18931,6 .. Ca devrait etre négatif comme vous me l'avez précisé ..
E ( reçu ) = 5,26.10-2 x L fusion + 7682,5719

E ( reçu ) = - E ( cédée )
5,26.10-2 x L fusion + 7682,5719 = - 18931,6

5,26.10-2 x L fusion = -26614,1719
L fusion = -26614,1719 / 5,26.10-2 = - 505972,8498

Ca ne doit pas etre cela ..

Comment l'énergie cédée pourrait etre négative si on prend les valeurs absolue des températures ..?

Au sujet des signes, en faisant un copier coller je n'au pas fait attention au fait que vous avez utilisé des valeurs absolus

téta f - téta 1 |

Vous avez du faire des erreurs de calculs ou de conversion.
En fait il s'agit de parenthèse d'ou le signe moins : E cédée = m1 x Ceau x (téta f - téta 1) + C calo x (téta f - téta 1).
Et donc E reçue = m2 x L fusion + m2 x C eau x (téta f - téta 2).
Soit E cédée = 0,200 x 4185 x (34,9 - 53,7) + 170 x (34,9 - 53,7) = - 18931,6 J
Soit E reçue = 0,0526 x L fusion + 0,0526 x (34,9 - 0) = 0,0526 x L fusion + 1,83574.
Comme E reçue = - E cédé ; on arrive à : 0,0526 x L fusion + 1,83574 = + 18931,6 ; soit L fusion = 359881 J/kg soit environ 360 kJ/kg.
Bon voila pour l'application numérique qui du même ordre de grandeur que la valeur donnée dans l'énoncé : 334 kJ/kg.

Ah ..! je comprends mieux, d'accord ! Merci !

Si je cherche l'erreur relative pour vérifier la cohérence de mon résultat avec la valeur donnée dans les tables : Lf = 334 kJ.kg-1 ca donnerait :

% Erreur = | ( Lf (exp) - Lf ) / Lf | x 100
= | ( 360 - 334 ) 334 | x 100
= 7,78 %

Que peut-on tirer de ce résultat pour conclure ..?

Je ne pense pas que l'on puisse "tirer" autre chose de ces mesures.
L'erreur relative vous donne juste une indication sur la qualité de vos mesures.
8 % d'erreur relative, montre que ces mesures ne sont pas très précises ; ceci à cause entre autre du dispositif : le calorimètre n'est pas parfaitement isolé : une partie de l'énergie cédée est perdue (elle n'est pas cédée au glaçon mais à l'air entourant le calorimètre) ; on peut aussi penser que le glaçon n'est pas à 0°C : en effet est-ce que le mélange eau glace est bien en équilibre thermique ou est-ce que le glaçon est encore plus froid.

Mes mesures ne sont pas très précise ..?
D'accord je vois ..

Est-ce que je peux vous demander une dernière chose ..?

Vos mesures ne sont pas très précises, mais c'est essentiellement du au dispositif.
Qu'elle est la question ?

Ah d'accord ..

On me demande plusieurs choses :

1) Pourquoi faut-il sécher les glaçons ?
2) A l'aide des valeurs expérimentales obtenues et de la valeur de la capacité thermique du calorimètre C fournies par le professeur ( ce dernier ne nous l'ayant pas fournies ), déterminer la valeur de L fusion exprimée en J.g-1
3) Décrire les différents effets, à l'échelle macroscopique et éventuellement à l'échelle microscopique, d'un apport d'énergie thermique à un corps pur solide.

Pour la question 1, je ne vois pas pourquoi on doit les sécher justement ..
Pour la question, je crois qu'on y a déjà répondu précédemment .. Pourquoi reposé cette question ..?
Pour la question 3, je n'ai aucune idée ..

Si vous pouviez m'éclairer ..

1) Il faut sécher les glaçons afin qu'il n'y ait que la glace (et pas un peu d'eau) qui reçoive l'énergie cédée par l'eau et la calorimètre.
2) effectivement on y a répondu en donnant le résulta en kJ/Kg ; la conversion en J:g est évidements : 360 kJ/kg = 360 J/g.
3) L'apport d'energie thermique se traduit à l'échelle macroscopique par une augmentation de température.
Et vous avez que la température est liée à l'agitation des atomes molécules ou ions qui continuent la substance qui voit sa température augmenter.
Dans la glace l'agitation des molécules d'eau est insuffisante pour "vaincre" le liaison hydrogène (cf. cours) qui rigidifient les molécules d'eau entres elles. Lorsque la température s'élève l'agitation croit et à O°C elle est suffisante pour casser ces liaisons hydrogènes : à l'état liquide, les liaisons hydrogènes entre le pôle négatif de la molécule d'eau (l'atome d'oxygène) et les atomes d'hydrogène (pôle positif vois dans le cours la notion d'électronégativité ainsi que sa conséquence sur la polarisation des molécules) existent toujours mais ne cessent de se casser et de se former ; elles continuent (les liaisons hydrogène) à maintenir une certaine cohésion entre les molécules d'eau : il s'agit de l'état liquide.

D'accord je vois .. La question trois est un peu complexe, mais j'en ai saisi l'essentiel !

Merci énormément de votre aide, j'étais perdu et grâce à vous, j'ai compris tout ce TP

En vous remerciant !

Cordialement.

La question trois est juste une application du cours.
Bonne rédaction de ce compte rendu et n'hésitez pas à revenir sur le forum.