[Exo] Calorimétrie TP 1ere année GB (IUT)

[CassandraG]

Bonjour,
Je suis nouvelle ici, je suis étudiante en première année de Genie Biologie. Mais voilà la physique ce n'est pas mon fort cette année. Bref je ne vais pas raconter ma vie. Nous avons cinq manipulations à faire sur cinq thème (calorimétrie, résistance, loi d'ohm, résonance..) mais voilà je me tourne vers vous car j'ai des soucis en calorimétrie.

• Premier questionnement : on a mis 450g d'eau dans le calo avec une résistance. Et on a relevé les températures toutes les minutes pendant vingts minutes. Pour la chaleur massique de l'eau je l'ai fais par calcul, je trouve Ceau : 0,957 ou 1,435 cal/g/°C ce qui est cohérent vu qu'on doit trouver aux alentours de 1cal/g/°C. Mais j'ai entendu parlé qu'on pouvait la trouver avec la courbe des températures. Est-ce vrai ? Comment peut-on le déterminer ?

• Deuxième question: viens la mesure de la valeur en eau du calorimètre. Avec d'abord 250g eau a To=21.9°C, on a rajouté 250g d'eau chaude à Ti=80°C; on a relevé la température stable à 46,2°C. J'ai trouvé pour la valeur en eau = 97.7g. Puis il a fallut faire la même expérience avec 300g d'eau à To=21.9°C et 300g d'eau chaude Ti=80°C; la température se stabilise à 47.7°C. J'ai trouvé pour la valeur en eau = 75,5g. Je me pose la question de savoir si cette variation est dû à la différence de masse d'eau mise ou de la chute plus ou moins forte de la température finale ? Qu'est-ce qui fait varier la valeur en eau ?

• Troisième et dernière question (celle qui me casse la tête en deux) : on avait trois cylindres Cuivre, Alu et Acier qu'on a plongé dans l'eau qu'on a fait bouillir donc Ti = 100°C normalement. On a mis chaque cylindre dans le calorimètre avec 200g d'eau ambiante à 22,3°C. Pour le cuivre (67,7g) la température s'est stabilisé à 24,1°C; l'acier à 24,8°C et l'alu à 25,5°C. Il faut ecrire l'équation bilan thermique et déterminer la chaleur massique du métal.
- Bilan thermique : Q fournie = Q reçue donc => Qmétaux = Qeau + Qcal => MCm(Tf-Ti) = M'Ceau(Tf-T0) + valeur en eau * Ceau * (Tf-To) ?!
M masse du métal en g
Cm ce qu'on cherche
Tf température stabilisé
Ti température du métal 100°C normalement
To température initiale de l'eau soit 22,3 °C
valeur en eau : on prend la moyenne de ce qu'on a trouvé précédemment ?! soit 86.65g

- Sauf que pour chaleur massique du cuivre je trouve 0.420 KJ/KG/K alors que la valeur théorique est de 0.385KJ/KG/K
Pour l'acier je trouve 0.628KJ/KG/K alors que la valeur théorique est de 0.482
Pour l'alu je trouve 2.277 KJ/KG/K alors que la valeur théorique est de 0.897...

Pour le cuivre :
67,7*Cm*(100-24,1) = 200*1*(24,1-22,3) + 86,65*1*(24,1-22,3)
Cm= (200*1.8+86.65*1.8)/(67.7*75.6)
Cm = 515.97/5138.43 = 0.1004 cal/g/°C
0.1004*4.18= 0.420KJ/KG/K

Est-ce que c'est mes calculs qui sont faux ou mes températures ou je ne sais pas qui m'éloignent autant de la valeur théorique ou c'est normal ?

Je remercie du fond du coeur ceux qui auront pris le temps de lire jusqu'au bout ce long pavé et ceux qui pourront m'aider
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[CassandraG]

Voici le PDF du TP si cela peut aider quelqu'un.

[CassandraG]

Je relance le sujet car cela me bloque énormément...

[LPFR]

Bonjour.
J’ai l’impression que vous ne faites pas la différence entre un calorimètre idéal, sans masse thermique, et un calorimètre réel pour lequel il faut fournir ou enlever de la chaleur pour que sa température change.

Quand vous versez de l’eau chaude dans un calorimètre réel qui était en équilibre avec l’air du laboratoire, une partie de la chaleur de l’eau va servir à chauffer le calorimètre. La température d’équilibre {calorimètre+eau} sera plus faible que celle de l’eau d’origine.
Même chose pour la première manip avec la résistance.
La chaleur fournie par la résistance va servir pour chauffer l’eau du calorimètre et le calorimètre lui-même. C’est pour cela que la valeur de la capacité thermique que vous obtenez ne correspond pas à celle de l’eau.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[CassandraG]

Je n'ai tout a fait compris.
Pour la résistance le Ceau je l'ai trouvé avec la formule: 4,18MC (T2-Ti) = U I t . Donc le Ceau ne serait pas bon car cela serait le C eau + calo ?!

Pour calculer les capacités des métaux Q fournie = Q reçue (Qeau + Q cal) Mais pour le Q cal il faut prendre la moyenne de la valeur en eau qu'on a trouvé précédemment ou il faut faire (valeur en eau x Ceau x (T2-Ti) ?

[CassandraG]

Je n'ai pas reussi à modifier mon message précédent:

Chaleur perdue par le métal : Qs= ms cs Ts
Chaleur gagnée par l'eau : Qe = me ce Te

Qe + Qs = 0 vu qu'il y a transfert de valeur ou on fait Qfounie = Qreçue ?
Est-ce que le calorimètre rentre en jeu ?
Si oui il faut rajouter Qc ? Qe + Qs + Qc = 0 ? Qs = Qe + Qc ?
Qc = mc cc Tc ? Qc = valeur en eau ?

[CassandraG]

Désolé de reposter un message à chaque fois à la suite mais je ne peux pas modifier le précédant message et vu que je suis dessus l'exercice, que je réfléchis j'ai de nouvelle question à chaque fois:

Sachant qu'on a pas la masse du calo ni même le Ccalo je voulais savoir si
M1*Ceau*ΔT1 + M2*Ccalo*ΔT + M3*Cmetal*ΔT3 = 0
Revenait à :
M1*Ceau*ΔT1 + μCeau*ΔT1 + M3*Cmetal*ΔT3 = 0
=> (M1 + μ)*Ceau*ΔT1 + M3*metal*ΔT3 = 0 ?

Ou Si c'est Qfourni = Q reçue :
M3*metal*ΔT3 = (M1 + μ)*Ceau*ΔT1 ?