exercice: depot par vaporisation sous vide

[Sandra 1S]

Pour recouvrir un pendentif d'une fine couche d'or, un bijoutier doit vaporiser le précieux métal dans une enceinte sous pression réduite. Le métal solide doit d'abord fondre, puis se vaporiser, pour ensuite se déposer sur le pendentif.
Cet exercice étudie l'énergie de la vaporisation du métal sous pression réduite et à pression atmosphérique.
Questions
1. Placer sur un axe les températures de changements d'état, et l'état physique de l'or, sous pression réduite. Faire de même, sur un autre axe, pour les changements d'état à pression atmosphérique.
2. Calculer l'énergie thermique Q1 à fournir, sous forme de chaleur, pour chauffer 0,10 g d'or de la température θ1 = 24°C jusqu'à sa température de fusion, sous pression réduite.
3. Calculer l'énergie thermique Q2 à fournir, sous forme de chaleur, pour faire fondre cette masse d'or solide à cette température de fusion.
4. Calculer l'énergie thermique Q3 à fournir, sous forme de chaleur à la pression réduite, pour chauffer 0,10 g d'or liquide de la température de fusion jusqu'à la température de vaporisation.
5. Calculer l'énergie thermique Q4 à fournir, pour vaporiser cette masse d'or liquide en restant à cette température.
6. En déduire l'énergie thermique minimale Qmin à fournir, sous forme de chaleur à la pression réduite, pour vaporiser 0,10 g d'or pris à l'état solide à 24°C.
7. En suivant une démarche analogue, calculer l'énergie thermique Q nécessaire pour vaporiser, sous la pression
atmosphérique, la même masse d'or métallique initialement solide à 24°C.
8. Formuler une hypothèse quant aux deux intérêts de l'enceinte « sous vide » pour ce bijoutier.

Données pour l'or
Température de fusion : θfusion = 1 064°C.
Températures de vaporisation :« sous vide » : θ1 vaporisation = 1 132°C ;
sous pression atmosphérique : θ2 vaporisation = 2 856°C.
Capacité thermique massique de l'or à l'état solide : Cm = 129 J.kg-1.K-1.
Capacité thermique massique de l'or à l'état liquide : C'm = 168 J.kg-1.K-1.
Energie massique de fusion de l'or liqide: Lfus = 64,9 kJ.kg-1.
Energie massique de vaporisation de l'or liquide : Lvap = 1 650 kJ.kg-1.

2) Q1= m*c*DelT°
Q1= 0.0001 * 129 * ( 1064 - 24 )
Q1= 13,416 J

3) Q2 = m * c * Lfus
Q2= 0,0001*129*64,9
Q2= 8.4*10^-1

4) Q3= m*c*DelT°
Q3= 0,0001 * 168 * ( 1132 - 1064 )
Q3= 1,1424 J

5) Q4= m*c*Lvap
Q4= 0,0001 * 168 * 1650
Q4= 27.72

6) Q1+Q2= 8.4*10^-1 + 27.72
q1 + q2= 28.56

7) Q1= m*c*DelT°
Q1= 0.0001 * 129 * ( 1064 - 24 )
Q1= 13,416 J
Q2 = m * c * Lfus
Q2= 0,0001*129*64,9
Q2= 8.4*10^-1
Q3= m*c*DelT°
Q3= 0,0001 * 168 * ( 2856-1064)
Q3= 30.1 J
Q4= m*c*Lvap
Q4= 0,0001 * 168 * 1650
Q4= 27.72
Mais non ca ne peut pas être sa !

[SoS(38)]

Bonsoir Sandra,

Vous devez revoir votre raisonnement quand il y a un changement d'état. Vous pourrez vérifier en regardant les unités de part et d'autre que votre formule n'est pas homogène.

question 6 : revoyez l'équation littérale

[Victor 1er SSI]

Sur mon cour moi j'ai :

Q=m*c*deltaT

Q= en J
m=en kg

c= en J/kg/°C ou en J/kg/K ?
DeltaT= en °C ou en K ?

[SoS(11)]

Bonjour,

Votre formule est juste.
Mon collègue faisait allusion à Q = m * c * Lfus. Elle n'est pas homogène au regard des unités.

A bientôt