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«Thème3/L’énergieetsestransferts»
Livret1/LesTP
Sommaire
Page3:TP/Chaleurlatentedefusiondelaglace
Page5:TP/Déterminationd’uneénergiedecombustion
Page6:TP/Etudedelachuteverticaled’uneballe
Page7: TP/Etudedemouvementsdeballesdansle
champdepesanteur
Page8:TP/Rendementd’unebouilloireélectrique
Page9:TP/Lespilesélectrochimiques
Thème 3 : L’énergie et ses transferts
Activité
expérimentale Chaleur latente de fusion de la glace
On désire vérifier expérimentalement que la chaleur latente de fusion de la
glace est
Lfusion = 330 J.g-1
Que signifie cette valeur ?
Expérience 1
Verser dans un gros bécher de l’eau chauffée par une bouilloire. Placer un thermomètre dans le
bécher.
Peser le vase intérieur du calorimètre ; noter la masse m du vase
A l’aide d’une éprouvette graduée, verser 100 mL d’eau à température ambiante, dans le vase du
calorimètre ; noter la masse m1 d’eau versée
Replacer le vase dans le calorimètre et le fermer ; agiter l’eau puis relever, et noter
1 la température
d’équilibre du calorimètre et de l’eau (système tempéré)
Relever et noter la température
2 de l’eau chaude
Verser de l’eau chaude dans le calorimètre ; agiter et noter
f la température d’équilibre
Peser le vase intérieur du calorimètre et en déduire la masse m2 d’eau chaude introduite
Reproduire, et compléter le tableau suivant, récapitulant les différentes mesures effectuées
Eau tempérée Eau chaude
m1 1 m2 2 f
Donner la formule permettant de calculer ETh1, l’énergie thermique gagnée par l’eau tempérée au
cours du mélange en fonction de m1, Ceau, 1 et f
Calculer ETh1
Donnée : Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1
Donner la formule permettant de calculer ETh1’, l’énergie thermique gagnée par le vase du calorimètre
au cours du mélange en fonction de m, Calu, 1 et f
Donner la formule permettant de calculer ETh2, l’énergie thermique perdue par l’eau chaude au cours
du mélange en fonction de m2, Ceau, 2 et f
Calculer ETh2
Donnée : Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1
En admettant que le transfert d’énergie a lieu dans une enceinte isolée et que les fuites thermiques
vers le milieu extérieur sont négligeables, donner une relation entre ETh1, ETh1’ et ETh2
Calculer Calu, la valeur de la capacité calorifique massique de l’aluminium
Expérience 2
Mettre plusieurs glaçons, dans un gros bécher contenant de l’eau froide.
Peser le vase intérieur du calorimètre ; noter la masse m du vase
A l’aide d’une éprouvette graduée, verser 100 mL d’eau à température ambiante, dans le vase du
calorimètre ; noter la masse m1 d’eau versée
Replacer le vase dans le calorimètre et le fermer ; agiter l’eau puis relever et noter
1 la température
d’équilibre du calorimètre et de l’eau (système tempéré)
Essuyer rapidement 2 glaçons et les mettre dans le calorimètre. La température des glaçons est
2 =
0°C
Agiter et noter la température finale
f stabilisée de l’eau lorsque les glaçons ont complètement fondu :
Peser le vase intérieur du calorimètre et en déduire la masse m2 des glaçons introduits
Reproduire, et compléter le tableau suivant, récapitulant les différentes mesures effectuées
Eau tempérée Eau froide
(fonte de la glace)
m1 1 m2 2 f
0°C
Donner la formule permettant de calculer ETh1, l’énergie thermique perdue par l’eau tempérée au
cours du mélange en fonction de m1, Ceau, 1 et f
Calculer ETh1
Donnée : Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1
Donner la formule permettant de calculer ETh1’, l’énergie thermique perdue par le vase du calorimètre
au cours du mélange en fonction de m, Calu, 1 et f
Calculer ETh1
Donnée : Calu = 1,1 J.g-1.°C-1
Donner la formule permettant de calculer ETh2, l’énergie thermique gagnée par les glaçons au cours
de la fonte des glaçons en fonction de m2, et Lfusion
Donner la formule permettant de calculer ETh2’, l’énergie thermique gagnée par l’eau froide provenant
de la fonte des glaçons en fonction de m2, Ceau, 2 et f
Calculer ETh2
Donnée : Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1
En admettant que le transfert d’énergie a lieu dans une enceinte isolée et que les fuites thermiques
vers le milieu extérieur sont négligeables, donner une relation entre ETh1, ETh1, ETh2 et Eth2
Calculer Lfusion, la chaleur latente de fusion de la glace
Comparer avec la valeur théorique en calculant le pourcentage d’erreur
Thème 3 : L’énergie et ses transferts
Activité
expérimentale Détermination d’une énergie de combustion
Peser une cannette en aluminium et noter sa
masse
A l’aide d’une éprouvette graduée, verser 150
mL d’eau froide (de 5 à 10°C) dans la cannette
Attendre l’équilibre thermique de la cannette et
de l’eau et noter la température de l’ensemble
Peser la bougie avant de l’allumer et noter sa
masse
Placer la bougie sous la cannette, l’allumer et
entourer le dispositif d’une feuille d’aluminium
afin que la chaleur de la flamme soit canalisée
au mieux vers la boîte métallique
Agiter doucement et régulièrement
Lorsque la température atteint environ 30 °C,
éteindre la bougie ; relever la température finale
Peser la bougie
Recopier et compléter le tableau suivant
récapitulant les valeurs expérimentales
Valeurs expérimentales
Masses
malu =
meau =
mbougie(i) = mbougie(f) =
Températures
i = f =
Données
Capacités calorifiques massiques
Ceau = 4,18 J.g-1.°C-1 Calu = 0,90 J.g-1.°C-1
Calculer l’énergie thermique reçue par l’eau
et la cannette lors du chauffage
On suppose que la chaleur fournie par la
combustion de la bougie a été intégralement
transmise à la boîte métallique et à l’eau.
Quelle est l’énergie libérée par la réaction de
combustion de la bougie ?
Exprimer en kJ.g-1 l’énergie thermique libérée
par la combustion d’un gramme de bougie
Energie de combustion de quelques
combustibles (en kJ.g-1)
Dihydrogène 142
Propane, butane 50
Essence 47
Gazole 45
Ethanol 30
Charbon 27
Bois 15
1 / 12 100%
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