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thermochimie température finale changement détat



  1. #1
    nemesis19

    thermochimie température finale changement détat


    ------

    bonsoir , j'ai un exercice de thermo qui me bloque surtout la fin , car je retombe toujours sur un résultat qui n'est pas cohérent. voici l'énoncé:

    données:
    Cp(H2Oc solide)=37J/mol/K
    Cp(H2Oliq)=75J./mol/K
    Cp(H2Ogaz)=33J/mol/K
    Qfus(H2O)=6kJ/mol
    Qvap(H2O)=40kJ/mol

    A)calculer la quantité de chaleur nécessaire pour échauffer 180g d'eau de 20°C à 120°C sous la pression de 1 bar.
    j'ai appliqué la formule en sachant qu'il y a un changement d'état à 100°C
    Q=(180/18).33.(210-100)+(180/18).40.10^3+(180/18).75.(100-20)=4,66.10^5 J
    B)on mélange 100g d'eau à 80°C et 300g d'eau à 40°C dans une enceinte parfaitement isolante de capacité calorifique nulle, quelle est la température finale (Tf)?
    si l'enceinte est parfaitement isolante cela signifie qu'il n'y a pas d'échanges avec l'exterieur donc que la variation d'énergie interne est constante? Si la capacité calorifique est nulle peut t-on dire que Q=0?
    ensuite j'ai appliqué:
    (100/18).75.(80-Tf)+(300/18).75.(Tf-40)=Q=0
    j'isole Tf et je trouve 20.41°C , est-ce la bonne technique?
    3)on mélange de façon adiabatique ,dans une enceinte parfaitement isolante de capacité calorifique totale K=400J/K 100g d'eau à 80°C et 300g d'eau à 40°C, quelle est la température finale?
    là je coince un peu parce que je ne vois pas ou s'insère le K=400 ; est-ce que je peux reprendre le système précédent sauf que cette fois Q=400 au lieu de 0?? sinon je ne vois pas comment faire . (n'y a t'il pas un problème d'unité ? Q s'exprime en J ou en J/K ?)
    j'ai trouvé Tf=20,89°C.

    4) on mélange de façon adiabatique dans une enceinte parfaitement isolante de capacité calorifique nulle de l'eau et de la glace en quantités et températures différentes:
    1)5kg d'eau à 20)C avec 0.500kg deglace prise à -20°C
    2)5kg d'eau à 20°C avec 5kg de glace prise à -20°C
    3)0.5kg d'eau à 20°C avec 5kg de glace prise à -20°C

    précisez pour chacun des mélanges la tempérautre à l'état final , la quantié d'eau et de glace
    en fait je suis un peu déboussolée car dans chaque cas on a un changement d'état à 0°C et deux quantités de matières différentes.
    j'ai essayé d'appliquer la formule précédente: pour le 1)
    Q=((0.5.10^3)/18).37.(0-(-20))+((0.5.10^3)/18).(6.10^3)+(5000/18).75.(Tf-0)+(5000/18).75.(Tf-20)=0
    je trouve un résultat complétement absurde.
    Pourriez vous me détailler juste le 1) pour me montrer la méthode à adopter ?
    Sinon comment calcule t'on la quantité d'au à l'état final ? doit-on la calculer ou bien préciser si la glace va fondre ou s'il ne va rien se passer ou bien si l'eau va devenir solide?

    merci bcp pour votre aide, bonne soirée.

    -----

  2. #2
    dookie

    Re : thermochimie température finale changement détat

    1) voici les transformation que tu dois faire :
    - réchauffement de l'eau liquide de 20 °C à 100°C
    - puis passage de l'eau à 100 °C de l'état liquide à l'état gazeux
    - puis réchauffement de l'eau gazeuse de 100 °C à 120 °C

    Ton bilan est dons la somme de ces trois transformations :
    dans la première tu utilises Cp (H2O liq), dans la seconde tu utilises Qvap (H2O) et dans la dernière tu utilise Cp (H2O gaz).

    ça te donne Q = 10 x 75 x (373 - 293) + 10 x 40 + 10 x 33 x (393-373) = 67 kJ

    2) Tu dois te douter que si tu mélange de l'eau à 40 °C et à 80 °C ta température finale sera comprise entre ces 2 températures !!!
    Tu as 5,56 mol d'eau à 80 °C et 16,67 mol d'eau à 40 °C (déjà comme tu ajoute plus d'eau à 40 °C ta température finale sera plus proche de 40 que de 80)
    En fait tu vas réchauffer ton eau à 40 °C et refroidir ton eau à 80 °C par un échange d'énergie entre les 2

    Q = 0 = 5,56 x 75 x (Tf - 80) + 16,67 x (Tf - 40)

    Attention !!! dans tes calculs, c'est toujours température final - température initiale

    soit Tf = 50 °C

    3) c'est le même principe que la question 2 sauf que ton enceinte n'est plus isolante, c'est à dire qu'elle est capable d'absorber de l'énergie produite lors de la transformation.

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