Energie de vaporisation

[Juliette Première S]

Bonjour à tous, j'aimerai avoir de l'aide à propos de cet exercice que je dois faire pour demain.

Principe : Lorsqu'un conducteur électrique est parcouru par un courant, il s'échauffe. Ce phénomène, appelé effet Joule, est utilisé dans les sèche cheveux. Dans l’expérience présenté ici, l'énergie dissipée par effet Joule permet de vaporiser une masse d'eau (initialement portée à sa température d'ébullition). L'eau évaporée se recondense ensuite et est récupérée dans un bécher, puis pesée.

Résultats expérimentaux : La quantité d'énergie apporté par le circuit électrique est de 1,3 J par seconde, mais on suppose que seule 90% de cette énergie est effectivement utilisée pour vaporiser l'eau. La masse condensée dans le bécher après 1,0 heure vaut 2,0 g.

1) En déduire la valeur de l'énergie massique de vaporisation de l'eau.
2) Calculer le pourcentage d'écart entre la valeur déterminée expérimentalement et celle donnée dans les recueils de données : L = 2,3 x 106 J;kg-1


J'aimerai avoir quelques pistes pour commencer cet exercice car je ne comprends pas comment faire pour calculer l'énergie massique de vaporisation.
Merci d'avance

[SoS(43)]

Bonjour Juliette,
L 'énergie massique de vaporisation, comme son nom et son unité l'indique, est le rapport entre l'énergie de vaporisation (en J) et la masse vaporisée (en kg). Vous savez d'après l'énoncé que vous avez vaporisé 2,0 g d'eau en une heure. Voyez-vous comment vous pouvez calculer l'énergie qui a servi à cette vaporisation ?

[Juliette Première S]

Ah d'accord, vous m'avez éclaircie la définition de l'énergie massique de vaporisation de l'eau.
Pour calculer l'énergie faut-il utiliser cette formule : Q = mL ?

[SoS(43)]

Non, cette formule va vous servir à calculer L (l'énergie massique de vaporisation) et vous pourrez comparer cette valeur à celle qui est donnée dans l'énoncé. Pour faire le calcul de L, vous avez m = 2,0 g et il vous faut donc trouvez Q c'est à dire l'énergie qui a servi à vaporiser l'eau dans l'expérience. Vous pouvez calculer Q à partir des conditions expérimentales : énergie apportée par le circuit, durée de fonctionnement etc. Voyez-vous comment faire ?

[Juliette Première S]

Je vois ce que vous voulez dire mais je ne comprends pas comment trouver Q ... Est ce qu'il faut utiliser Q = mL ou Q = mc(Tf-Ti) ?

[Juliette Première S]

Je comprends votre explication mais je ne vois pas comment calculer Q à partir des données expérimentales. Il existe une formule pour trouver Q à partir la quantité d'énergie et la durée ?

[SoS(43)]

Il n'y a pas de formule toute faite. Il faut bien analyser les données de l'énoncé. D'après l'énoncé, le circuit électrique apporte 1,3 J par seconde. Quelle énergie aura-t-il apporté après une heure de fonctionnement ? Vous savez ensuite que l'énergie de vaporisation Q ne représente que 90 % de cette énergie apportée par le circuit. Pouvez vous maintenant calculer Q ?

[Juliette Première S]

Ah merci, j'ai enfin compris avec vos explications.
Donc j'ai fait 1,3J / 3600 = 3,6x10^-4 Faut - il diviser ou multiplier par 3600 ?
J'ai multiplié ce résultat par 90% et cela me donne 3,25x10^-4

[SoS(43)]

Vous êtes sur la bonne voie, la deuxième opération est correcte mais pas la première ! Si le circuit fournit 1,3 J en 1 seconde, en fournit-il 3600 fois plus ou 3600 fois moins en 1 heure ? Le résultat doit-il être plus grand ou plus petit que 1,3 ?

[Juliette Première S]

Oui exact il faut multiplier 3600*1,3 n'est ce pas ?
cela me donne 4680 et quand je fais la deuxième opération : 4212 J => ce résultat correspond à Q

[SoS(43)]

Très bien. Il ne vous reste qu'à calculer L (attention aux unités !) et à comparer le résultat avec la valeur de référence donnée dans l'énoncé.

[Juliette Première S]

Donc la réponse à la première question est 4212 J ?

Pour L j'ai trouvé : 2,106x10^6 J.kg -1 est ce bon ?

[SoS(43)]

C'est cela. Maintenant il vous reste la question 2 : calculer le pourcentage d'écart (l'écart relatif) entre votre valeur (2,1x10^6 J/kg) et la valeur de l'énoncé (2,3x10^6 j/kg).

[Juliette Première S]

Oui je l'ai fait l'écart relatif et cela me donne : 8,4 %.
Ce n'est pas beaucoup trop ?

[SoS(43)]

Je trouve le même résultat. L'écart est élevé mais c'est normal, c'est simplement dû au protocole expérimental qui n'est pas très précis. A bientôt pour d'autres questions.