Echanges thermiques.

[Nicolas. H 1ereS]

Bien le bonjour à vous tous sur ce forum.
J'ai, pour la rentrée de ces vacances un DM de physique sur les echanges thermiques à faire et j'aimerais savoir comment s'y prendre pour les deux exercices y figurant.
Voici l'énoncé: Données: Capacité thermique massique de l'eau: 4186 J.Kg-1.K-1
Energie massique de fusion de la glace: 332 Kj.Kg-1.

Exercice 1: Une baignoire préalablement remplie d'une masse mchaud=10 kg d'eau à 80 degré C est surmontée d'un robinet délivrant de l'eau à 10 degré C. Le but est de calculer la masse mfroid d'eau froide qu'il faut ajouter pour obtenir un bain à 37 degré Celsius. Seuls les transferts thermiques ayant lieu entre les 2 volumes d'eau sont pris en compte, tout échange avec l'exterieur est négligé.
1) Calculer l'énergie Q1 cédée par l'eau chaude à l'eau froide.
2) Exprimer l'énergie thermique Q2 reçue par l'eau froide en fonction de la masse d'eau froide ajoutée.
3) Donner la relation entre Q1 et Q2 et en déduire la masse d'eau froide à ajouter.
4) Sur le même principe, quelles masses d'eau m1 à 90 degré C et m2 à 25 degré C faut-il mélanger pour obtenir m=30 kg d'eau à 37 degré C?

Exercice 2: Dans un calorimètre contenant initialement une masse d'eau meau= 200 g à la température Ti= 20 degré C, on ajoute un glaçon de masse m= 20 g à la température 0 degré C. On suppose que la capacité thermique du calorimètre est négligeable et on fait l'hypothèse que toute la glace fond. Calculer la valeur Tf, température finale atteinte par l'eau dans le calorimètre.

Je vous remercie d'avance de me porter secours ;p.

[SoS(1)]

Bonjour

Voici un exercice intéressant et merci d'avoir pris le temps de l'écrire dans son intégralité.
Qu'attendez vous de nous exactement ?
Autrement dit, peut-être pourriez vous préciser ce qui vous pose problème.

Nous attendons donc votre réponse avant de poursuivre sur cet exercice.

[Nicolas. H 1S.]

Bien en fait j'ai fait le premier exercice mais je suis pas sur de mon resultat et de ma démarche, le résultat de la 3e question au bout me semble bizarre.
Voici ce que j'ai fait:
1) J'ai d'abord converti les degré C en kelvin pour la capacité thermique massique de H2O.
80 degré C= 353,15 K...
Puis J'ai fait la différence entre la T de l'eau chaude et celle recherchée (c'est à dire 37 degré C ou 310,15 K): 353,15-310,15= 53K.
J'ai multiplié ce résultat par la capacité thermique massique de H20: 53x4186= 221858 J.Kg-1.
Puis j'ai multiplié par 10 car la masse initiale est de 10 kg: 221858x10= 2218580 J soit 2,218580x10exposant 6 ou 2218,580 KJ.
L'energie cédée Q1 par l'eau chaude est de 2218,580 Kj.

2) Je me suis servi d'une formule de cours: l'energie thermique reçue par une entité equivaut à: Q= MxCxDelta T (avec m la masse, C la capacité thermique massique et Delta T la différence de T).
D'où: Q2= MxCxDelta T.
= mfroidx 4186x 53.
= 221858x mfroid.
Et la je suis pas sur que ce soit juste.

3) La relation entre Q1 et Q2 est: Q3= Q1-Q2 mais la encore je suis pas sur.
A partir de là j'aimerais savoir ce que je dois faire s'il vous plaît.
Merci.

[SoS(23)]

Bonjour
Pourquoi avez vous ecrit cette relation au 3) Que reprèsente Q3?

[Nicolas.H 1S]

Justement je sais pas quelle est la relation voulue

[SoS(23)]

La quantité de chaleur transmise par l'eau froide est ègale à celle transmise par l'eau chaude car ce sont les transferts thermiques qui apparaissent dans l'eau.

[Nicolas.H 1S]

Ah d'accord, merci.
En revanche pour le deuxième exercice, je ne sais pas du tout comment m'y prendre. Je ne sais pas quelle démarche suivre, pourriez-vous m'eclairer la voie? ;p

[SoS(2)]

Bonjour Nicolas,

Vous devez considérer d'une part l'eau qui passe de Ti à Tf et, d'autre part, la glace qui fond dans un premier temps (changement d'état) puis, devenue eau, passe de zéro à Tf.

En espérant vous avoir mis sur la voie...
N'hésitez pas à revenir !

[Nicolas H 1S]

Mais il faut que je me serve des energies?

[SoS(2)]

Oui puisque c'est l'énergie libérée par l'eau "chaude" qui va faire fondre la glace puis réchauffer l'eau formée.