Bilan Energétique et masse en eau

[invite78f958b1]

Bonsoir !

Je bloque sur la calorimètrie.
Mon objectif est de déterminer la masse en eau que l'on appellera u (masse d'eau fictive qui aurait la même capacité thermique que le calorimètre).

Pour ce faire, je dois déterminer le bilan énergitique relatif à mon expérience et qui me permmettra justement u?
Le problème est que je ne sais pas comment m'y prendre.
D'après ce que j'ai pu lire sur Internet:
Q(réaction) = Q(chaleur dégagée)


Voici les grandes lignes du protocole:
On place dans le calorimètre une quantité d'eau de masse m1 (stabilisé à une température t1). Puis on chauffe grâce à une résistance R alimenté par un courant I. Il en résulte une augmentation de température.
On considère le calorimètre sans échange de chaleur avec l'extérieur (adiabatique)

Déjà logiquement, avec la présence de la Résistance, il y aura un effet joule. (je sais que P=R*I²)
Après, il y aura l'énergie relative au calorimétre dont je ne connais pas l'expression.

Pouvez vous m'aider à poursuivre et à déterminer u ?

Merci
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[jeanne08]

- on appelle u la valeur en eau du calorimètre.
- au départ tu as donc (m1+ u ) g d'eau à la température t1.
- tu fais passer le courant I ( intensité mesurée) dans la résistance R (connue) pendant un temps s ( que tu mesures) et tu notes alors la température t2 ateinte .
- la quantité de chaleur dégagée dans la resistance R a servi à chauffer le calorimètre et l'eau de t1 à t2. Si on appelle c la capacité calorifique massique de l'eau : on aura donc la relation R*I^2 *s =(u+m1)*c*(t2-t1)

[invite78f958b1]

Bonsoir,
et merci de m'aider dans mon problème.
J'ai tout de même une question, je ne comprend pas comment vous avez établi ce Bilan Energétique. Existe il une formule de base ? Sinon, je ne comprend pas par exemple comment vous est venu l'idée de multiplier la puissance de la résistance par le temps. Que signifie en fait chaque membre ? (l'énergie de la résistance et l'énergie du calorimètre) .

Merci

[invite2313209787891133]

Bonjour

Une résistance est définie par sa valeur en ohm.
Quand on la traverse par un courant I elle dissipe une puissance en watts égale à RI².
Chaque seconde 1 watt produire une quantité d'énergie égale à 1 joule.

On a donc la relation "quantité d'énergie = RI²t"

Tu sais que 4.18 joules peuvent chauffer 1g d'eau de 1°C:
- Tu mesures la température initiale et finale.
- Connaissant l'énergie injectée dans le système tu trouve la quantité d'eau théorique.

La quantité d'eau équivalente correspondant au calorimètre est la différence avec la quantité d'eau qui as été réellement introduite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite78f958b1]

Bonjour,
merci pour ces explications, je pense avoir compris l'idée.
J'ai cependant quelques problèmes dans la suit de mon exercice

Donner l'intensité qui devra traverser la résistance R (10 ohms) pour élever la température de m=300g d'eau de 10 °c en 5mn.
La puissance dissipée par le résistance ne doit pas dépasser Pmax=50W

Je n'arrive pas à vérifier cette dernière condition. Pourtant j'ai fait attention aux unités.
Pouvez vous m'aider à trouver mon erreur ?

J'ai utilisé la formule que vous m'avez expliqué.

Grandeurs:

c=4180 J/kg/K
J'ai posé m=m1+u=0.3 kg
R= 10 Ohms
t2-t1=10°C=283.15 K
t=5mn=300s

Or

Pour calculer la puissance
P=R*I²=10*100=1000 W

Je trouve que 1000 W est vraiment très élevé et très éloigné des 50 W.

Merci

[jeanne08]

- fais bien attention : la différence de température t2-t1 = 10°C = 10 K

[invite78f958b1]

Bonjour,
je ne comprends pas.
Pour passer à des degrés aux Kelvin, on effectue: degré+273,15 = Kelvin soit 283.15 pour 10 °c. Non ?
Le système est en Kelvin donc je dois l'utiliser.

Merci de votre aide

[invite2313209787891133]

C'est une différence de température, peut importe que l'on soit en °C ou en K.
Si tu élèves la température de 10°C tu peux passer de 20 à30°C, ou de 293 à 303K.

[invite78f958b1]

Suis je bête !
Merci !