Chaleur Manip 1

Chaleur Manip 1

Figure1 – Mat´eriel exp´erimental utilis´e.

La temp´erature initiale Ti est mesur´ee `a 21.6˚C et la temp´erature finale Tf est de 46.5˚C. La puissance du corps de chauffe est mesur´ee `a Pchauf f age = 955 W. La dur´ee ∆t du chauffage a ´et´e de 60 s. La masse d’eaumeau est de 0.5 kg. Si l’on n´eglige la chaleur emmagasin´ee par le corps de chauffe et le calorim`etre, on peut ´ecrire le bilan thermique suivant :

Erecue par l⁰eau =Pchauf f age·∆t (1)

meau·ceau·(Tf−Ti) =Pchauf f age·∆t (2) ceau= Pchauf f age·∆t

meau·(Tf−Ti) (3)

On trouve alors ceau= 4600 J·kg⁻¹·K⁻¹.

Si l’on prend en compte la chaleur emmagasin´ee par le corps de chauffe et le calorim`etre, le bilan thermique s’´ecrit (on utilise l’abr´eviation cc pour d´esigner le corps de chauffe) :

Erecue par l⁰eau+Erecue par le calorimetre+Erecue par le corps de chauf f e=Pchauf f age·∆t (4) meau·ceau·(Tf−Ti) +mcalo·ccalo·(Tf−Ti) +mcc·ccc·(Tf−Ti) =Pchauf f age·∆t (5)

ceau= Pchauf f age·∆t−m_calo·c_calo·(T_f−T_i)−m_cc·c_cc·(T_f−T_i)

meau·(Tf−Ti) (6)

On trouve alorsceau= 4260 J·kg⁻¹·K⁻¹, tandis que la valeur tabul´ee est de 4186 J·kg⁻¹·K⁻¹. La diff´erence est probablement due aux pertes de chaleur du calorim`etre et `a l’incertitude sur la puissance de chauffe.

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Manip 2

La temp´erature initiale de l’eauT_iest mesur´ee `a 46.5˚C et la temp´erature finaleT_f a atteint 43.4˚C.

La masse du morceau de cuivre qui est plong´e dans l’eau est de 0.337 kg et sa temp´erature initialeT_i^Cu est de 0˚C (temp´erature de la glace fondante). Le syst`eme est isol´e (on a coup´e le chauffage), donc le bilan thermique s’´ecrit

Erecue par l⁰eau+Erecue par le calorimetre+Erecue par le cuivre= 0 (7) meau·ceau·(Tf−T_i^eau) +mcalo·ccalo·(Tf−T_i^eau) +mCu·cCu·(Tf−T_i^Cu) = 0 (8)

cCu= −meau·ceau·(Tf−T_i^eau)−mcalo·ccalo·(Tf−T_i^eau)

mCu·(Tf−T_i^Cu) (9)

On obtientcCu= 471 J·kg⁻¹·K⁻¹, tandis que la valeur tabul´ee est de 385 J·kg⁻¹·K⁻¹. La diff´erence est probablement due au fait que l’on a n´eglig´e la chaleur transmise `a l’air ambiant par l’eau chaude.

Manip 3

Figure2 – Mat´eriel exp´erimental utilis´e.

La diff´erence de masse d’eau mesur´ee est de ∆m= 12.2 g pour une dur´ee d’´ebullition de ∆t= 60 s.

Lest alors donn´e par :

P·∆t=L∆m ⇒ L=P∆t

∆m

P a ´et´e mesur´ee `a 477 W. Le calcul donneL= 2.35 MJ, tandis que la valeur tabul´ee est de 2.255 MJ.

La diff´erence est probablement due aux pertes de chaleur du calorim`etre.

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