Fascicule de travaux pratiques de thermodynamique

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Mouloud Mammeri de Tizi Ouzou
Faculté des sciences
Département de chimie
Destiné aux étudiants de première année LMD ST/SM
Réalisé par Mme H.IBOUKHOULEF
Fascicule de travaux pratiques de thermodynamique

Consignes importantes concernant les travaux pratiques de chimie
1. Il est rappelé aux étudiants qu’aucune dispense de TP n’est accordée et qu’ils
doivent se présenter régulièrement à leurs séances de TP.
2. Les étudiants ayant une absence justifiée doivent présenter leurs justificatifs dans
un délai maximum de 48h auprès de leurs enseignants de TP.
3. Les étudiants doivent respecter rigoureusement leurs affectations pour préserver le
bon déroulement des TP.
4. Les étudiants doivent remettre un compte rendu à la fin de chaque séance de
TP.
5. Le port de blouse est obligatoire en salle de TP.
6. Il faut prendre connaissance des données théoriques et respecter les démarches
établies pour les manipulations.
7. Tous les produits chimiques sont dangereux, le danger qu’ils représentent peut être
dû à leur caractère toxique, corrosif ou inflammable. Quel que soit le produit
utilisé, il faut opérer avec un maximum de précautions.
8. Il est interdit de boire, de manger, de fumer et d’utiliser le téléphone portable dans
un laboratoire.
9. Avant de quitter le laboratoire, il est impératif de :
9 Laver toute la verrerie utilisée et de la ranger.
9 Nettoyer la paillasse.
9 Se laver les mains.

UMMTO / Faculté des sciences TP thermodynamique
PremièreannéeLMDST/SM 
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TP Calorimétrie
Objectifs du TP:
• Mesure de la capacité calorifique d’un calorimètre.
• Mesure de la chaleur massique d’un métal par la méthode des mélanges.
• Mesure de la chaleur latente de fusion de la glace.
I- DÉFINITIONS ET CONCEPTS DE BASE
1- Système :
Un système est un ensemble de corps délimités par une frontiére réelle ou fictive à travers laquelle
il s’effectue des échanges d’énergie (travail et chaleur) et de matière avec le reste de l’univers (milieu
extérieur noté ME). Le système peut être isolé (un thermos), fermé (un refrigérateur en
fonctionnement) ou ouvert (le corps humain).
Un système, avant de subir une transformation, se trouve dans un état caractérisé par plusieurs
grandeurs macroscopiques. En thermodynamique les variables d’état utilisées sont la température (T),
la pression (P) et le volume (V).
2- Température et chaleur :
La température est une grandeur d’état qui traduit numériquement la sensation de froid et de
chaud. Pour la mesurer on utilise un thermomètre. Cette notion de température est inséparable de la
notion de chaleur ; ie : Lorsqu’on place deux corps ayant deux températures différentes dans un
système isolé ou ne se produit pas de réaction chimique, le corps chaud va transmettre de la chaleur
au corps froid jusqu’à atteindre l’équilibre thermique. Cependant, dans certaines transformations, il
peut y avoir un transfert de chaleur sans variation de température, c’est le changement d’état
physique du système.
3- Calorimétrie
Figure 1 :Calorimètre de BERTHELOT

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PremièreannéeLMDST/SM 
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La calorimétrie est une partie de la thermodynamique qui a pour objectif la mesure des quantités
de chaleurs échangées entre plusieurs corps. Pour cela, on utilise un calorimétre (voir figure 1).
Ce dernier constitue un système thermodynamique isolé, ce qui implique qu'il n'y a pas d'échange
de matière ni d'énergie (travail ou chaleur) avec le milieu extérieur.
4- Coefficients calorimétriques
• Capacité calorifique (ou thermique) (C) d’un corps :
C’est la quantité de chaleur qu’il faut fournir à ce corps pour élever sa température de 1degré. Son
unité : J/°C ou J/K. La capacité calorifique peut être calculée autrement :
 Pour un corps de masse m : 
c : la capacité calorifique massique de ce corps.
 Pour un calorimétre :  
μ : valeur en eau du calorimétre (g) : C’est la masse d’eau fictive ayant la même capacité
calorifique que le calorimétre.
ceau : la capacité calorifique massique de l’eau = 4.18 J.g-1C-1 = 4180 J. Kg-1C-1.
• Capacite calorifique massique (ou Chaleur spécifique massique) (c) d’un
corps:
C’est la quantité de chaleur qu’il faut fournir à une unité de masse pour élever sa température de
1degré. son unité : J Kg-1 °C-1 ou J g-1°C-1.
Pour les corps purs à l’état gazeux, il est nécessaire de distinguer un chauffage à volume constant
et un chauffage à pression constante qui mettent en jeu des quantités de chaleurs différentes. On
définit alors la chaleur spécifique massique à pression constante notée cp et la chaleur spécifique
massique à volume constant notée cv.
 à pression constante.
 à volume constant.
• Chaleur latente de changement d’état :
Un corps peut se présenter, selon les conditions de température et de pression, dans trois états
physiques : solide, liquide ou gazeux. Le passage d’un état à un autre constitue un changement d’état
physique ou changement de phase. Ce passage s’accompagne d’un échange de chaleur sans que la
température ne change, c’est la chaleur latente.
La chaleur latente de fusion, notée Lf, est l’énergie calorifique (Qf) nécessaire à l’unité de masse (m =
1Kg) pour passer d’un état solide à un état liquide à pression et température constantes. Elle est
donnée par la relation :

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II- DEVELOPPEMENT THEORIQUE
Partie A
1- Détermination de la capacité thermique Ccal d’un calorimètre
On place dans un calorimètre de capacité thermique Ccal un corps A de masse m1, de chaleur
massique c1 à la température T1. On rajoute un autre corps B de masse m2, de chaleur massique c2 à
la température T2 (T2>T1). Le système constitué par les corps A, B et le calorimètre évolue vers un
état d’équilibre thermique (Te) sans changement d’état physique.
Soit QA la chaleur reçue par le corps A (corps froid) :
Soit Qcal la chaleur reçue par le calorimètre et ses accessoires :
Soit QB la chaleur cédée par le corps B (corps chaud):
La chaleur dans le calorimètre se conserve (pas d’échange d’énergie avec le milieu extérieur).
Lorsque l’équilibre thermodynamique est atteint, la chaleur cédée par le corps chaud sera reçue par le
corps froid :
2- Détermination de la chaleur massique d’un métal
On place dans un calorimètre de capacité thermique Ccal, dans un 1er temps, une masse m1 d’eau,
de chaleur massique c1 à la température T1, puis un métal de masse m2 à la température T2 (T2>T1).
Sachant que la température d’équilibre du système est : T1 < Te < T2
Soit QA + Qcal la chaleur reçue par l’eau et le calorimètre :
Soit QB la chaleur cédée par le métal :
La chaleur dans le calorimètre se conserve, à l’équilibre :