1°S Physique Travaux Pratiques n°11 TRANSFERTS D’ENERGIE LOI DE JOULE POUR UN CONDUCTEUR OHMIQUE Objectif : Données : Vérifier la loi de Joule pour un conducteur ohmique. Capacité thermique massique de l’eau liquide ceau = 4180 J.kg-1 .°C -1 ; Capacité thermique du calorimètre et ses accessoires Ccal = 130 J.°C -1 . I) Montage expérimental : Reproduire le montage sur votre feuille sous la forme d’un circuit conventionnel, où vous représenterez le courant d’intensité I et la tension UAB mesurée par le voltmètre. Thermomètre E = 12 V Réaliser le montage puis faire vérifier par le professeur. Dans le montage représenté ci-contre : - lorsqu’on ferme l’interrupteur, définir les systèmes qui subissent des transferts d’énergie et la façon dont s’effectuent ces transferts d’énergie ; - donner l’expression de l’énergie électrique We reçue par le conducteur ohmique de la part du générateur pendant la durée ∆t ; - donner l’expression du transfert thermique Q échangé par le système {calorimètre, eau} pendant cette durée ∆t ; V K A 600 mL d’eau Conducteur ohmique R Calorimètre - donner la relation, ou loi de Joule pour le conducteur ohmique, entre We et Q si l’on suppose que le calorimètre se comporte comme une enceinte adiabatique. II ) Protocole expérimental et résultats : Réaliser le montage, interrupteur ouvert, et mettre 600 mL d’eau froide dans le calorimètre. Agiter pour obtenir l’équilibre thermique et noter : - la température d’équilibre de l’ensemble {calorimètre, eau, résistance} : - la masse d’eau introduite : Ti = ………… m = ………… Fermer l’interrupteur et déclencher simultanément le chronomètre. Relever les valeurs de l’intensité I du courant et de la tension UAB aux bornes du conducteur ohmique : I = ………… A UAB = ………… V. Faire le première mesure à l’instant t = 5 min puis toutes les minutes pendant 15 minutes. TP11_loi_joule Page 1 sur 1 1°S Physique Travaux Pratiques n°11 Au cours de l’expérience : - agiter l’eau pour homogénéiser la température de l’ensemble, - noter les mesures. t (min) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 T (°C) t (min) T (°C) 3 ) Exploitation des résultats : Faire les calculs nécessaires pour compléter le tableau ci-dessous. Tracer sur le même système d’axes, les graphes We = f(t) et Q = f(t). t (min) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 We (J) Q (J) Ecart (%) t (min) We (J) Q (J) Ecart (%) (We − Q . We Commenter les éventuels écarts avec la loi théorique. Comparer We et Q en calculant l’écart relatif Réécrire la loi de Joule en introduisant la valeur R de la résistance du conducteur ohmique. A l’aide des graphes, déduire de la relation précédente, la valeur de R. Vérifier le résultat en faisant la mesure à l’ohmmètre. TP11_loi_joule Page 2 sur 2