Calorimétrie et problèmes pour des calculs sur des alcools

[Elisa 1ère S]

Bonsoir.
J'aurais besoin d'aide sur trois questions qui me posent problème dans mon devoir maison.
Il m'est difficile d'introduire correctement alors je vais les détailler directement :

Premier problème :
Énoncé :
On considère un calorimètre aux parois athermanes de capacité thermique C.
Initialement le calorimètre m1= 200g d'eau, le tout à O1= 20°C (le O signifie delta). On introduit un bloc de cuivre m2= 300g à O2= -20°C. La température d'équilibre est 0E= 15,9°C.
En déduire que la capacité thermique est C= 180 J/K
Données : c(eau) = 4185 J/Kg/K ; c(cuivre) = 387 J/Kg/K ; Ls= -335 Kj/kg
(Il est probable que toutes ces données ne soient pas utiles, il y avait un 2 qui ne m'a pas poser de problème. Mais ne sachant pas où mon erreur était dans le 1 j'ai préféré vous donner tout. Je n'avais peut-être pas utilisé ce qu'il fallait.)

Ce que j'ai fait :
Tout d'abord j'ai cherché les formules qui me seraient utiles :
Q= C x (O2-O1) et Q= m x L
L : chaleur latente en KJ/Kg ; m : masse en Kg ; Q : quantité de chaleur apportée en J ; C : capacité thermique en J/K
Pour trouver la quantité de chaleur apportée j'ai donc fais : m = m1 + m2 = 500g soit 0,500Kg
Q = m x L
Q= O,500 x -335 = -167,5
Ensuite j'ai utilisé la deuxième formule : (O2-O1) = (-20+20) - 15,9 = - 15,9
Q = C (O2-O1)
-167,5 = C x (-15,9)
=> C = -167/(-15,9) = 10,5

Je ne comprend pas où mon erreur se trouve. Ais-je fais une erreur en oubliant une conversion ou en la faisant ? Les formules n'étaient-elles pas adaptées ?
Merci de bien vouloir m'aider.

Deuxième problème :
Énoncé :
Le vin contient en moyenne 12% en volume de l'éthanol dans le vin.
a) Déterminer la concentration de l'éthanol dans le vin.
J'ai trouvé 2,6 mol/L
b) Calculer la masse volumique du vin. Quelle est sa densité ?
J'ai trouvé p= 120 Kg/m(3) et d = 0,12
c) Pour connaître la teneur en éthanol d'un vin, les viticulteurs utilisent un densimètre. Justifier cette méthode en montrant que la densité du vin est une fonction du volume d'éthanol présent dans le vin.

Ce que j'ai fait :
d = p(éthanol)/p(eau) et p(éthanol) = m/V donc d = (m/V)/1000 soit d = (m/V)x 1/1000 soit d = (1/V) x (m/1000)
ainsi d= (1/V) x a (a nombre indéfini)

Cela est-il correcte ? J'ai un doute quand à la justesse de cette démonstration et donc de cette conclusion.

Dernier problème :
Énoncé :
L'Alcool à brûler ou alcool dénaturé est formé d'éthanol, de méthanol (3,34% en masse) et de propan-2-ol (0,96% en masse). Déterminer la concentration du méthanol dans l'alcool à brûler (masse volumique de l'alcool à brûler : u = 0,790 Kg/L) le u correspond à mu

Ce que j'ai fait
Je sais que c = m / M (concentration molaire en n)
Aussi, 3,34% en masse correspond à 0,0334 Kg
Et M = 12,0 + 1,0 x 4 + 16,0
= 32 g/mol
Donc c = 0,0334 x 32 = 1,07 mol

Mon doute se trouve au niveau du fait que j'avais beaucoup de données dans mon énoncé que j'ai négligées lors de mon exécution. Ais-je fait une erreur où toutes les données n'étaient juste pas à être exploitées ?

Merci beaucoup de prendre le temps de me lire ainsi que d'accepter de me répondre.
Bonsoir.

[sos(35)]

premier problème:
- le Ls ne va pas vous servir car le cuivre ne change pas d'état au cours de ce transfert. il se réchauffe seulement de -20°C à 15,9°C.
- il vous faut donc écrire la chaleur Q cédée ou captée pour chaque constituant du problème: le calorimètre, l'eau et le cuivre
écrivez Q de manière littérale dans chaque cas:
Qcalo = ......
Qeau = .....
Qcuivre = ......
comme le système est athermique, il n'y a pas de pertes de chaleur donc Qcalo + Qeau + Qcuivre = 0

essayez de compléter mes pointillés pour votre premier problème et je vous en dirai plus.

le dernier problème:
vous vous trompez dans l'utilisation du 3,34%. vous savez que l'alcool à brûler a une masse volumique de 0,790kg/L = 790g/L.
nous allons travailler sur 1L d'alcool à brûler donc sur 790g d'alcool à brûler. Quelle masse d'éthanol y a-t-il dans 790g d'alcool à brûler?
une fois que vous aurez répondu à cette question, vous pourrez calculer la quantité de matière correspondante en mol et donc en déduire la concentration puisqu'on a travaillé sur 1L.


le deuxième problème:
je suis Ok pour la première réponse.
pour le reste je dois vous avouer que je ne vois pas très bien ce qu'on attend de vous. je m'y penche un peu plus et je reviendrai vers vous.

déjà essayez de reprendre les choses sur lesquelles je vous ai donné des indications.

[Elisa 1ère S]

Bonjour.
Tout d'abord merci beaucoup.

Ensuite, pour le premier problème, je ne suis pas sûre d'avoir bien comprit ce qu'il fallait que je fasse mais j'ai tout de même essayé :
Qeau = m(eau) x c(eau) x (O2-O1)
Qcuivre = m(cuivre) x c(cuivre) x (O2-O1)
Qcalo = Par contre pour celui là je ne peux pas en faire de même. J'ai une masse certes, mais je n'ai pas de concentration massique thermique ni de O2 et O1..

Pour le troisième problème :
J'ai tout refais tenant compte de vos observations et conseils. Je vous demande juste, si cela ne vous dérange pas, de vérifier si j'ai bien comprit et donc si ce que j'ai fais est juste.

u = 0,790Kg/L = 790g/L
On travaille sur un Litre donc 790g d'alcool à brûler.
Nous avons 3,34% en masse de méthanol, pour trouver à quelle quantité cela correspond :
(790 x 3,34)/100 = 26,4 donc m(éthanol) = 26,4g
Ensuite je calcule la Masse molaire de l'éthanol dont la formule brute est CH(4)O :
M = M(C) + 4xM(H) + M(O) = 12,0 + 4,0 + 16,0 = 32,0 donc M = 32,0 g/mol
Ainsi on peut calculer n car n = m/M
donc n = 26,4/32 = 0,137
Et c = n/V or ici V = 1L donc c = n soit c = 0,137mol/L

Quand au deuxième problème :
D'accord. Merci tout de même déjà pour ces aides. Tenez moi au courant.

Merci beaucoup. J'espère n'avoir pas fait de nouvelles erreurs..

[sos(35)]

premier problème:
Qcalo = C*(15.9-20)
pour Qeau et Qcuivre c'est très bien.

puis Qcalo + Qeau + Qcuivre = 0
Qcalo = -Qeau-Qcuivre
C*(15,9-20) = -Qeau-Qcuivre vous pouvez alors en déduire C.

pour le dernier problème: le raisonnement est bon par contre 26,4/32 n'est pas égal à 0.137 mais 0,83 mol

[Elisa 1ère S]

Oui merci beaucoup j'ai réussit le premier ! J'ai réussit à trouver 180.
Merci beaucoup.
Quand à mon erreur de calcul oui merci, je dois plus faire attention car j'en fais souvent et ça devrait être évité facilement.

Autrement pour mon problème 2 (de mon message d'origine), avez vous réussit à saisir ce que l'on attendait de nous ?

Merci beaucoup pour votre aide jusqu'à maintenant.

[sos(35)]

pour le problème n°2, je dois avouer que je ne comprends pas la 2ème question.
expliquez moi dans le détail comment vous êtes arrivé à 120kg/m3.

[Elisa 1ère S]

Pour le b j'ai dit que :
1L = 0,001m(3)
Ensuite je sais que p = m/V
Donc p = 0,120/0,001 = 120Kg/m(3)
Donc la masse volumique est que 120kg/m(3).

Et maintenant je sais que d = p(éthanol)/p(eau)
Donc d = 120/1000 = 0,12
Donc la densité est de 0,12.

[sos(35)]

en fait, ce qui me bloque c'est le fait qu'on vous demande la masse volumique du vin et non pas celle de l'éthanol mais je pense que c'est une erreur dans votre énoncé. je suis d'accord avec la réponse que vous donnez.

[Elisa 1ère S]

Ah d'accord. Et êtes-vous aussi d'accord avec la proposition de réponse au c que j'ai exposé dans mon premier message ?

[sos(35)]

le c me semble correct.

[Elisa 1ère S]

D'accord.
Et bien merci beaucoup pour m'avoir accordé votre temps. Votre aide m'a été précieuse.
Bonne soirée.

[sos(35)]

n'hésitez pas à revenir vers nous. bonne journée