SOS physique-chimie

Bonjour, j'ai un Dm de physique et certaines questions me posent problème
Voici l'énoncé :

Lors de la réalisation de la solution aqueuse de chorure de calcium, un élève remarque que la fiole contenant la solution est chaude. Il souhaite déterminer l'énergie thermique transférée à l'eau lors de la dissolution d'une mole de chlorure de calcium, dans les tables il trouve une valeur pour l'énergie molaire de dissolution du chlorure de calcium |Qdiss|= 81kJ/mol
Il réalise la manipulation suivante, dans un calorimètre il introduit 200 mL d'eau il plonge une sonde de température repliée à une interface dans le calorimètre et lance l'acquisition de la température au cours du temps. Il introduit alors mc=10g de chlorure de calcium anhydre dans le calorimètre et agite pour dissoudre le cristal. Après acquistion il obtient le graphique de la solution. (fig1)

1)Comment expliquer les deux paliers observés sur la courbe?
2)Déterminer les températures initiales et finales du contenu du calorimètre
3)Quelle hypothèse doit-il faire pour estimer à partir de ces mesures l'énergie tranférée lors de la dissolution du cristal
4)Calculez la valeur de cette énergie transferée
5)En déduire l'énergie tranférée par la dissolution d'une mole de cristal
6)Comparer ce résultat à la valeur trouvée dans les tables en calculant l'écart relatif en %. Quelle peuvent être les sources d'erreur?


Voilà donc pour la 1 j'ai répondu que le premier palier correspond à la température de l'eau et le second palier correspond à la température de l'eau après introduction du cristal. Je ne sais pas s'il faut que je dise quelque chose d'autre
Pour la 2 j'ai déterminé Tinitial= 21°C et Tfinal=28°C
Pour la 3 j'ai dis que l'hypothèse à faire était que le calorimètre était étanche pour qu'il n'y ait pas de perte d'énergie , je ne sais pas si c'est juste
Après les dernières questions je ne comprends pas très bien car en 4 je ne sais pas quoi prendre comme valeur mais je sais que la formule est Q=m*c*deltaT
Merci de votre aide

Bonjour Paul.

1)Comment expliquer les deux paliers observés sur la courbe?

Votre réponse me semble correcte, vous devez justifier votre réponse en précisant le protocole, par exemple : " en effet il a lancé l'acquisition avant de dissoudre le chlorure de calcium. La température mesurée initialement est donc celle de l'eau. "

2)Déterminer les températures initiales et finales du contenu du calorimètre

Comme le scan est de piètre qualité, Je n'arrive pas à lire les valeurs des température initiale et finale, mais peut importe je suppose que vous l'avez fait correctement.
Mais ici encore argumenter : préciser que le deuxième palier correspond au moment où la dissolution est achevée et qu'en conséquence la température lues sur le graphique est la température finale.

3)Quelle hypothèse doit-il faire pour estimer à partir de ces mesures l'énergie tranférée lors de la dissolution du cristal

Si l'esprit de votre réponse est correcte le terme de " étanche " est mal employé : étanche signifie qu'il n'y a pas transfert de matière en gros qu'il n'y a pas de fuite. Certe c'est une condition nécessaire, mais vous vouliez dire en fait

qu'il n'y ait pas de perte d'énergie

.
Le terme correspondant cette qualité du calorimètre est isolé thermiquement ou si vous voulez employer un mot savant adiabatique.

4)Calculez la valeur de cette énergie transferée

la formule est Q=m*c*deltaT

L'énergie transférée à l'eau au cours de ladisolution du chlorure de calcium se calcule effectivement par la relation
\(Q={ m }_{ eau }\times { c }_{ eau }\times \Delta T={ m }_{ eau }\times { c }_{ eau }\times ({ T }_{ f }-{ T }_{ i })\)
Avec \({ m }_{ eau }\) masse de l'eau qui subit l'élévation de température ; \({ c }_{ eau }\) la capacité thermique massique de l'eau ; \({ T }_{ f }-{ T }_{ i }\) l'écart de température.
EN toute rigueur il faudrait tenir compte de la masse de chlorure de calcium et donc rajouter :
\(Q'={ m }_{ chlorure\quad de\quad calcium }\times { c }_{ chlorure\quad de\quad calcium }\times ({ T }_{ f }-{ T }_{ i })\)
Cependant les 10 g de chlorure de calcium comparer au 200 g de l'eau peuvent être me semble-t-il négliger. À moins que l'on l'énoncé vous donne des indications sur \({ c }_{ chlorure\quad de\quad calcium }\)
Donc je pense que vous n'aurez pas trop de difficultés pour calculer l'énergie transférée.

Bonjour, merci beaucoup de votre réponse.

Pour la question 4, je n'ai pas compris , comment je peux trouver la masse de l'eau car je n'ai que son volume v=200 mL ?
Après c'est bon je connais, la capacité thermique de l'eau et les températures initiales et finales.
Je n'ai pas dans mon énoncé la capacité thermique du chlorure de calcium donc je pense comme vous l'avez dit que c'est à négliger

Bonjour Paul, ne connaissez vous pas la masse volumique de l'eau? Quelle est la masse occupée par un volume V=1,0 L d'eau? Je suis certain que vous connaissez la réponse.

Ah oui d'accord
La masse volumique de l'eau est 1.0g/L
donc la masse de l'eau est 1.0 * 200*10^-3 ?

Bonjour,

Je reprends la suite après mes collègues.

Vous nous dites que la masse volumique de l'eau est 1,0 g/L. Donc 1 litre d'eau a une masse de 1,0 g !
Est-ce raisonnable ?

A vous de corriger...

Bonjour, oui effectivement je n'ai vraiment pas réfléchi, la masse volumique de l'eau est 1000g/L ou 1kg/L

Oui, c'est bien cela.
Et la masse d'eau, elle fait combien ?
A vous ...

Je sais que masse volumique = m/V
donc m d'eau = masse volumique * V = 1000*200*10^-3 = 200g
Est ce que c'est bon?

C'est très bien.

Avez-vous d'autres questions à nous poser ?

Merci beaucoup
Oui alors si je calcule je trouve Qeau= 5852 kJ
Mais je ne comprends pas comment en déduire l'énergie transférée par une mole de cristal ?

Pardon 5852J

Comment vous faites pour trouver ce résultat ?
Vous avez m = 200 g et Tf-Ti = 7°C.
A vous de reprendre le calcul de Qtrans...

C'est bien cela.
Donc Qtrans = 5852 J mais faites attention aux nombres de chiffres significatifs.

Cette énergie correspond à une masse de cristal de 10 g, donc à combien en quantité de matière (en mol) ?

A vous...

n = m/M
M(CaCl2) = 40.1 + 35.5*2 = 111.1 g/mol
alors n = 0.090 mol ?