Calorimétrie

 

Détermination de la capacité thermique d'un calorimètre:

Un calorimètre contient une masse m1=250g d'eau. La température initiale de l'ensemble est q1=18°C. On ajoute une masse m2=300g d'eau à la température q2=80°C.

1. Quelle serait la température d'équilibre thermique qe de l'ensemble si la capacité thermique du calorimètre et de ses accessoires était négligeable?

2. On mesure en fait une température d'équilibre thermique qe=50°C.  Déterminer la capacité thermique C du calorimètre et de ses accessoires.

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Masse volumique de l'eau : µ=1000 kg.m-3.

Correction
 

Bain à 37°C:

On désire obtenir un bain d'eau tiède à la température q=37°C, d'un volume total V=250 litres, en mélangeant un volume V1 d'eau chaude à la température initiale q1=70°C et un volume V2 d'eau froide à la température initiale q2=15°C.
Déterminer V1 et V2 en supposant négligeables toutes les fuites thermiques lors du mélange.

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Masse volumique de l'eau : µ=1000 kg.m-3.

Correction
 

Chaleur massique du plomb:

On sort un bloc de plomb de masse m1=280g d'une étuve à la température q1=98°C. On le plonge dans un calorimètre de capacité thermique C=209J.K-1 contenant une masse m2=350g d'eau. L'ensemble est à la température initiale q2=16°C. On mesure la température d'équilibre thermique qe=17,7°C.
Déterminer la chaleur massique du plomb.

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Masse volumique de l'eau : µ=1000 kg.m-3.

Correction
 

Bloc de fer plongé dans l'eau:

Un morceau de fer de masse m1=500g est sorti d'un congélateur à la température q1=-30°C.
Il est plongé dans un calorimètre, de capacité thermique négligeable, contenant une masse m2=200g d'eau à la température initiale q2=4°C
Déterminer l'état final d'équilibre du système (température finale, masse des différents corps présents dans le calorimètre).

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Chaleur massique de la glace: cg=2090 J.kg-1.K-1
Chaleur massique du fer: cFe=460 J.kg-1.K-1
Chaleur latente de fusion de la glace: Lf=3,34.105 J.kg-1

Correction
 

Fusion d'un glaçon: (version 1)

Un calorimètre de capacité thermique C=150J.K-1 contient une masse m1=200g d'eau à la température initiale q1=70°C. On y place un glaçon de masse m2=80g sortant du congélateur à la température q2=-23°C.

Déterminer l'état final d'équilibre du système (température finale, masse des différents corps présents dans le calorimètre).

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Chaleur massique de la glace: cg=2090 J.kg-1.K-1
Chaleur latente de fusion de la glace: Lf=3,34.105 J.kg-1

Correction
 

Fusion d'un glaçon: (version 2)

Un calorimètre de capacité thermique C=150J.K-1 contient une masse m1=200g d'eau à la température initiale q1=50°C. On y place un glaçon de masse m2=160g sortant du congélateur à la température q2=-23°C.

Déterminer l'état final d'équilibre du système (température finale, masse des différents corps présents dans le calorimètre).

Données:
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1
Chaleur massique de la glace: cg=2090 J.kg-1.K-1
Chaleur latente de fusion de la glace: Lf=3,34.105 J.kg-1

Correction

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