Bonjour,

dans certains exercices, on doit calculer la capacité calorifique C du calorimètre ou la chaleur massique d'un matériau introduit dans le calorimètre. On a donc pour données la masse d'eau introduite et sa température et la masse d'eau initialement présente dans le calorimètre ainsi que sa température.

Mais je ne comprends pas très bien comment on procède.

On calcule  \( Q_1 \) et \( Q_2 \) mais je ne saisi pas toute la démarche. \( Q_1 = m \times C_0 \Delta T \) mais je ne sais jamais si \( \Delta T = T_eq - T_1 \) ou si \( \Delta T = T_1 - T_eq \)

Ou quand on introduit un échantillon sortant d'une autre étuve pour le mettre dans le calorimètre, je saisi pas trop. Genre un exercice d'exemple. On a m1 d'eau à t1. On y plonge un métal de masse m sortant d'un bassin à t2. La température d'équilibre est t.

On veut la chaleur massique du métal.

Dans ma correction, on fait

Q1 = m1*c*(t-t1)

Qeq = C*m*(t-t2)

Q2 = m*c*(t-t1)

Je ne saisi pas toute la démarche.

Bon j'ai pas été clair mais j'espère que vous pourrez quand même m'expliquer

Merci

Bonjour,

Abrahan a écrit:

 Je ne saisi pas toute la démarche.

Bon j'ai pas été clair mais j'espère que vous pourrez quand même m'expliquer

Merci

pour aider, peut-être, à mieux saisir la démarche,

Contrairement peut-être à la formulation de la question  , ce qui est clair et sur quoi tout repose  dans la calorimétrie, c'est que le calorimètre est un système isolé n'échangeant ni travail ni chaleur ( à la qualité de l'appareil prés et pour des mesures qui ne sont donc pas trop longues ) avec le milieu extérieur.

Donc le premier principe nous dit que les échanges de chaleur  se font entre les constituants de telle façon que \(Q_{ex}=0\), soit s'il y a \(n\) constituants à température initiale \(t_i\)  , à l'équilibre où tous les constituants seront à la même température \(t_e\) , on aura :

\(Q_{ex}=0= \sum_n Q_i = \sum_n m_i c_i (t_e-t_i)\) , somme algébrique    (il y aura évidemment au moins deux termes de signe différent  , la température d'équilibre ne pouvant être supérieure ou inférieure à toutes les températures initiales. )

A partir de cette relation , la mesure de \(t_e\) permet  donc le calcul d'un \(c_i\) d'un corps inconnu . Le principe de base est donc très simple.

Pour que cela ne soit pas trop simple, les exercices un peu plus  pervers  glissent un corps qui change de phase dans le calorimètre ( voire qui réagit avec un autre corps ,)

On demande alors en général le calcul de la chaleur latente  (  ou de réaction , là on a   un calorimètre particulier adapté à la manip.)   

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 9:38:13

Le début est clair

Maintenant j'y rajoute un métal à une autre tempréature (sortant d'un bassin plus chaud) dans mon calorimétre.

J'ai alors :

Q1 = m1*c*(t-t1)

Qeq = C*m*(t-t2)

Q2 = m*c*(t-t1)

Que j'additionne pour avoir : Q1 + Qeq + Q2 = 0

Je ne vois pas pourquoi ..

Ensuite, un autre truc que je ne saisi pas. On introduit m1 de glace à t1 (C1) dans une masse m2 d'eau liquide à t2 (C2). On connait la température finale t. On doit trouver la chaleur latente de fusion.

Et là je ne comprends pas non plus la démarche. On a fait :

\( Q_1 = m_1c_1(0-t_1) + m_1c_2(t-0) + L_fm_1 \)

\( Q_2 = m_2c2(t-t_2) \)

Si vous pouviez me détailler la démarche :/

Salut, j'ai beau relire la partie avec le métal, je ne comprends pas à quoi correspondent les différents \(Q\) .

Pour le glaçon, c'est assez simple. Quand tu mets un glaçon dans la flotte, il va d'abord être porté de \(t_1\) jusqu'à 0°. Ceci met en jeu une quantité de chaleur \(m_1c_1(0-t_1)\) . Puis il va fondre en restant à \(0\) , la chaleur mise en jeu est alors \(L_fm_1\) . Enfin, cette eau obtenue à partir du glaçon va passer de \(0\) jusqu'à \(t\) (la température d'équilibre), ce qui correspond au terme \(m_1c_2(t-0)\) .

Pour l'eau liquide déjà présente, on aura juste le passage de l'eau liquide de \(t_2\) à \(t\) : \(Q_2=m_2c_2(t-t_2)\) .

En fait j'ai fait une erreur avec le métal. On aura :

\( Q_1 = m_1c_0(t_{eq}-t_1) \)

\( Q_2 = Cm(t_{eq}-t_2) \)

\( Q_3 = C(t_{eq}-t_2) \)

Puis on les somme tous.

Pour le glaçon, j'ai compris, merci

Le troisième n'est pas homogène à une quantité de chaleur, il manque une masse. Qu'est ce que \(c_0\) ? \(C\) ? \(m_1\) ? \(m\) ?

Un calorimètre contient une masse m1 d'eau à une température t1. On y met un morceau métallique de masse m sortant d'un bassin à une température t2. La température d'équilibre est \( t_{eq} \)

On veut la chaleur massique du métal.

\( c_0 \) est la chaleur massique de l'eau et C celle du métal.

Je comprends d'où vient le premier : (c'est la masse d'eau initiale)

\( Q_1 = m_1c_0(t_{eq}-t_1) \)

Lui aussi : (c'est le métal)

\( Q_2 = Cm(t_{eq}-t_2) \)

Mais c'est lui le vrai problème ^^.

\( Q_3 = C(t_{eq}-t_2) \)

De toute façon, tu dois avoir un problème sur \(Q_3\) , comme je te l'ai dis, il manque une masse dans son expression...

Mais du coups, c'est quoi la bonne expression ?

La consigne c'est ça :

Abrahan a écrit:

Un calorimètre contient une masse m1 d'eau à une température t1. On y met un morceau métallique de masse m sortant d'un bassin à une température t2. La température d'équilibre est \( t_{eq} \)

On veut la chaleur massique du métal.

\( c_0 \) est la chaleur massique de l'eau et C celle du métal.

Mais du coups, c'est quoi la bonne expression ?

La bonne expression de quoi ? Au vu de ton énoncé, \(Q_1\) et \(Q_2\) suffisent à résoudre le problème, je ne vois vraiment pas pourquoi ni comment en faire intervenir une troisième.

Oui mais que valent \( Q_1 \) et \( Q_2 \) ?

Quelles sont leurs expressions ?

Quelles sont leurs expressions ?

Ben tu les as écrites plus haut...

Non

Elles ne sont pas correctes

J'ai :

• m1 = 100g
• t1 = 15°c
• m = 25g
• t2 = 95°c
• \( t_{eq} \) = 16.7°c

Je suis censé trouver 0.11, je trouve 2.17 si je prends les Q1 et Q2 cités plus haut.

-
Edité par Abrahan 25 mai 2014 à 18:05:09

Bonsoir

je repasse par là, ...et je vois que la question est toujours ouverte!

je m'autorise donc une remarque  complémentaire :

comme dit @di1, tel que tu poses le problème, on ne vois pas pourquoi il y aurait 3 termes ( avec deux termes faisant intervenir \(t_2\) donc le métal ?)

Je me demande si il n'y a pas une confusion liée à la valeur en eau du calorimètre dont on parle dans le premier post et qui passe ensuite par pertes et profits .

Dans un TP complet de calorimétrie, il y a en général deux étapes

- on fait une première manip. pour déterminer la valeur en eau inconnue du matériel utilisé,

- on fait la  mesure du c du métal , et il pourrait donc alors y avoir 3 termes , l'eau initiale,  l'équivalent en eau du calorimètre  et le métal ??

edit:

arf!

le temps de rédiger , une rafale de 3 posts est arrivé

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 18:15:50

Une rafale de 3 posts ? ahah

Je suis d'accord, il n'y a que 2 termes (très certainement) mais les termes que j'ai donné ne sont pas bons et j'aurai aimé savoir lesquels sont bons et pourquoi.

J'en ai vraiment besoin

Bonsoir,

quelle unité ?

personnellement avec les valeurs que tu donnes, je trouve 0,36 KJ/Kg/°K ! ...le mystère s'épaissit, mais bon s'il n'y a rien d'autre qui intervient ,on a bien  \( 100 c_e(16,7-15)+25 c_m(16,7-95)=0\) avec \(c_e \)=4,18 KJ/Kg/°K,...non?

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 18:41:01

Oups, j'ai oublié de préciser.

\( C_0 = 1 \) cal.g-1.°C-1

Et on doit trouver C = 0.11 cal.g-1.K-1

Normalement j'ai tout donné là^^

-
Edité par Abrahan 25 mai 2014 à 18:42:17

Si je divise mon résultat par 4,18, je ne vais pas trouver 0,11 mais un peu moins de 0,09.

J'en reviens à ma suggestion précédente ...il manquerait  la valeur en eau de ton calorimètre pour aboutir à ce résultat de 0,11 ! ( il faudrait une valeur en eau d'environ 22,6g pour l'obtenir)

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 20:07:23

Je te donne l'énoncé, ça sera plus simple

C'est la question 3).

Mais je suis sur que c'est 0.11, donc 0.09 ça n'est pas ça :/

C'est assez incroyable!; évidemment que ce n'est pas 0,09 alors que tu nous "amuses" depuis le début avec des informations tronquées et peu claires plutôt que de nous donner ce que tu postes maintenant , et que comme je le pressentais  la valeur en eau du calorimètre intervient.

Ton problème , c'est donc exactement la démarche ce que je décrvais quelques posts plus haut. On étalonne la calorimètre avant de mesurer une capacité.

Les questions 1 et 2 te consuisent justement à la calculer  et il faut évidemment en tenir compte dans la question 3 et là tu vas trouver effectivement 0,11 (la réponse à la question 2 est à peu de chose prés la valeur que j'annonce dans mon post précédent)

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 20:09:34

Je vous avais donné toutes les valeurs ...

J'ai même redonné exactement la consigne. Enfin bref, que vallent Q1 et Q2 à la question 3) ?

écoutes , tu plaisantes ou tu ne te rends pa compte.

Tu n'as jamais parlé clairement de la capacité en eau ni donné la valeur clé de 31,3°C de la question 2 dont tout dépend pour la calculer et pour résoudre correctement 3 et trouver 0,11;

Donc bref , I give up...sorry! assez perdu de temps pour un truc évident

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 20:19:45

Bonsoir,

si tu arrives à trouver 0,11 sans utiliser la question 2, tu es très fort ! mais bon apparemment tu ne sembles pas y arriver

Je te rappelles qu'en utilisant 2, je trouve 0,11

mais bon, puisque 2 est inutile ..., plus rien à ajouter

Du coups tu fais comment ?

Sachant que C=22.5 cal.K-1

Désolé si je ne t'avais pas tout dit :/

Sans tenir compte de la valeur en eau du calorimètre, la relation précédemment indiquée avec les seules données de 3) était \( 100 c_e (16,7-15)+25 c_m(16,7-95)=0\) conduisant à \(c_m \sim 0,09\)  .

Tenir compte de la valeur en eau du calorimètre obtenue en 2)  revient donc, avec \(c_e=1\) , à ajouter simplement ce résultat à la masse d'eau déjà présente de 100g soit \( 122,5   (16,7-15)+25 c_m(16,7-95)=0\) qui donne , en arrondissant  \(c_m \sim 0,11\)  ( 0,106 plus précisément) .

-
Edité par Sennacherib 25 mai 2014 à 22:52:43