Seconde Activité expérimentale : Détermination de l’énergie
de fusion de la glace
Document 1 : Méthode des mélanges
Consulter la vidéo intitulée « Expérience pour déterminer l’énergie massique de fusion de la glace ». Remarque : la température initiale des glaçons est de 0°C notée Tfus.
Noter les mesures réalisées au fur et à mesure.
• Masse m
1d’eau liquide : ………
• Température initiale T
ide l’eau liquide : T
i= ………
• Masse m
2d’eau solide : …………..
• Température finale T
fdu mélange : T
f= ………
Document 2 : Qu’est-ce qu’un calorimètre ? Une bouteille isotherme est un calorimètre.
Un calorimètre est un dispositif permettant d'obtenir un système isolé, c'est-à-dire qui n'échange aucune énergie avec le milieu extérieur.
Dans un calorimètre, les énergies gagnées par une partie du système compensent les énergies perdues par l’autre partie du système.
Document 3 : Comment évaluer les énergies échangées ?
Le système est le contenu du calorimètre. À l’état initial, le système est constitué d’eau liquide (partie 1) et d’eau solide (partie 2). À l’état final, il est constitué d’eau liquide seulement.
La partie 1 du système est constituée de la masse m1 d’eau liquide. Elle se refroidit donc elle perd de l’énergie.
La partie 2 du système est constituée de la masse m2 d’eau solide. D’abord elle fond puis l’eau liquide obtenue s’échauffe. Par conséquent elle gagne de l’énergie.
Partie du
système Transformation subie Énergie échangée
1 Variation de température de Ti à Tf Qliq1 = m1 × ceau ×(Tf-Ti)
2 Fusion à Tfus Qfus = m2 × Lfus
Variation de température de Tfus à Tf Qliq2 = m2 × ceau ×(Tf-Tfus) ceau est la capacité thermique massique de l’eau liquide. Elle correspond à l’énergie qu’il faut fournir à 1 g d’eau liquide pour élever sa température de 1°C. ceau = 4,18 J.°C-1.g-1
Lfus est l’énergie massique de fusion de la glace. Elle correspond à l’énergie qu’il faut fournir pour faire fondre 1 g de glace à 0°C.
Travail à réaliser :
1. Justifier que la phrase en italique du document 2 se traduit par l’égalité mathématique : Qliq1 + Qfus + Qliq2 = 0.
2. Quel sera le signe de Qliq1, énergie échangée par la partie 1 du système ? Justifier. 3. Calculer la valeur de Qliq1 en utilisant les informations à votre disposition. Vérifier le signe
obtenu.
4. Calculer la valeur de Qliq2 en utilisant les informations à votre disposition. Vérifier le signe obtenu.
5. En déduire la valeur de l’énergie Qfus en calculant -(Qliq1 + Qliq2).
6. Quel est le signe de l’énergie Qfus ? La transformation physique subie par la partie 2 du système est-elle endothermique ou exothermique ?
7. En déduire la valeur de Lfus, énergie massique de fusion de la glace.
8. Proposer des sources d’erreur pouvant expliquer l’écart entre la valeur extraite des tables Lfus = 333,55 J.g-1 et celle déterminée à la question précédente.
