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Exercice échange de chaleur 1.

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Academic year: 2022

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(1)

Exercice échange de chaleur

1. On mélange m1=100g d’eau à θ1=40°C avec 25g d’eau à θ2=15°C. Calculer la température θf du mélange. (On néglige toutes les quantités de chaleur échangées avec le récipient, l’air…)

2. Un calorimètre contient m1=250 g d'eau à θ1=60 °C. On y ajoute un glaçon de masse m2=50 g à la température θ2 = -5,0°C. On néglige la quantité de chaleur échangée avec le calorimètre. Calculer la température de l’eau obtenue θf à l’équilibre thermique.

3. Sur un gros bloc de glace à θ1=0 °C, on place un morceau de fer pesant m2=250 g et chauffé à θ2=80

°C. Quelle est la masse m de glace qui fond ?

4. On veut refroidir un verre de jus de fruit pris à θ1=30 °C. La capacité calorifique du verre et du jus est de C1=550 J.C-1. On introduit alors une certaine masse m2 de glace à θ2=0 °C. On veut que la

température finale de l'ensemble soit de θf=10 °C.

On admet qu'il n'y a échange de chaleur qu'entre la glace et le verre de jus de fruit. Calculer la masse de glace m2 nécessaire.

Quelques chaleur massique :

Etat Substance Chaleur massique c (J.kg-1.K-1)

Aluminium 890

Solide Cuivre 380

Fer 460

Eau (glace) 2090

Eau 4185

Liquide Ethanol 2480

Mercure 1490

Gaz Hélium 0,083

Dioxygène 0,94

Entre une casserole en aluminium, fer ou cuivre, laquelle chauffe-t-elle le plus rapidement ? Laquelle utiliseriez-vous pour faire mijoter un plat ?

Quelques Chaleurs latentes :

Solide Chaleur latente de fusion Lf (kJ.kg-1)

Température de fusion f (°C)

glace 335 0

plomb 129 327,5

Fer 444 1538

argent 105 2210

Liquide Chaleur latente de vaporisation Lv (kJ.kg-

1)

Température de vaporisation v

(°C)

eau 2260 100

dioxygène 212 -183

diazote 200 -196

éthanol 906 78

(2)

Exercice échange de chaleur

1. On mélange m1=100g d’eau à θ1=40°C avec 25g d’eau à θ2=15°C. Calculer la température θf du mélange. (On néglige toutes les quantités de chaleur échangées avec le récipient, l’air…)

2. Un calorimètre contient m1=250 g d'eau à θ1=60 °C. On y ajoute un glaçon de masse m2=50 g à la température θ2 = -5,0°C. On néglige la quantité de chaleur échangée avec le calorimètre. Calculer la température de l’eau obtenue θf à l’équilibre thermique.

3. Sur un gros bloc de glace à θ1=0 °C, on place un morceau de fer pesant m2=250 g et chauffé à θ2=80

°C. Quelle est la masse m de glace qui fond ?

4. On veut refroidir un verre de jus de fruit pris à θ1=30 °C. La capacité calorifique du verre et du jus est de C1=550 J.C-1. On introduit alors une certaine masse m2 de glace à θ2=0 °C. On veut que la

température finale de l'ensemble soit de θf=10 °C.

On admet qu'il n'y a échange de chaleur qu'entre la glace et le verre de jus de fruit. Calculer la masse de glace m2 nécessaire.

Quelques chaleur massique :

Etat Substance Chaleur massique c (J.kg-1.K-1)

Aluminium 890

Solide Cuivre 380

Fer 460

Eau (glace) 2090

Eau 4185

Liquide Ethanol 2480

Mercure 1490

Gaz Hélium 0,083

Dioxygène 0,94

Entre une casserole en aluminium, fer ou cuivre, laquelle chauffe-t-elle le plus rapidement ? Laquelle utiliseriez-vous pour faire mijoter un plat ?

Quelques Chaleurs latentes :

Solide Chaleur latente de fusion Lf (kJ.kg-1)

Température de fusion f (°C)

glace 335 0

plomb 129 327,5

Fer 444 1538

argent 105 2210

Liquide Chaleur latente de vaporisation Lv (kJ.kg-

1)

Température de vaporisation v

(°C)

eau 2260 100

dioxygène 212 -183

diazote 200 -196

éthanol 906 78

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