TP5 : calorimétrie

ATS ATS

Jules Ferry

TP : Calorimétrie

But : réaliser des mesures calorimétriques.

I. Mesure de la capacité thermique du calorimètre

Les parois internes du calorimètre ainsi que les accessoires internes (bas du thermomètre à alcool et bas de l'agitateur) possèdent une certaine capacité thermique C_calo qu'on se propose de mesurer ici (car nécessaire pour pouvoir exploiter un calorimètre par la suite).

1. Manipulation

• Introduire dans le calorimètre une masse m₁ (environ 150g mais mesurée avec précision) d’eau chaude (chauffée par la bouilloire ; température comprise entre 60°C et 80°).

• Une fois l'eau chaude introduite, refermer le calorimètre, introduire le thermomètre et l'agitateur et attendre l'équilibre thermique. Noter alors la température T₁.

• Prélever une masse m₂ (environ 150g mais mesurée avec précision) d’eau froide.

• Juste avant l'introduction de m₂, mesurer sa température T₂.

• Introduire l'eau froide dans le calorimètre et fermer immédiatement le couvercle.

• Introduire le thermomètre à l'emplacement prévu et homogénéiser l'eau à l'aide de l'agitateur de manière douce (et sans remuer l'air au dessus de l'eau).

• Noter la température T_F : température d'équilibre atteinte.

2. Exploitation

1. En déduire la capacité thermique du calorimètre C_calo.

2. Rappeler la définition de la valeur en eau μ d'un calorimètre. En déduire sa valeur ici.

Donnée : c_eau=4,18.10³J.K⁻¹.kg⁻¹.

II. Mesure de la capacité thermique d'un métal : méthode des mélanges

• Mettre une masse m₁ connue d’eau froide dans le calorimètre (environ 200g ).

• Introduire la masse M du morceau de fer dont on veut mesurer la capacité thermique massique c_fer portée à la température T₂ (supérieure à 60°C mais mesurée avec précision) par bain marie.

• Juste avant l'introduction du morceau de fer dans le calorimètre, noter la température d’équilibre T₁ entre l'eau m₁ et les parois internes du calorimètre.

• Immerger le morceau de métal (avec le moins d'eau chaude du bain marie possible) sans vous bruler dans le calorimètre et refermer immédiatement le calorimètre.

• Introduire le thermomètre à l'emplacement prévu et homogénéiser l'eau à l'aide de l'agitateur de manière douce (et sans remuer l'air au dessus de l'eau).

• Noter la température T_F : température d'équilibre atteinte entre les parois internes du calorimètre et l'eau introduite (il s'agit de la température maximale atteinte à l'intérieur du calorimètre).

• Mesurer avec précision M sans vous brûler ! 2. Exploitation

1. En déduire la capacité thermique massique du fer c_fer.

2. La comparer à la grandeur tabulée : c_fer=0,44 .10³J.K⁻¹.kg⁻¹. 1/1