thermodynamique

[Mathdet]

Bonjour,

Cela fait 2jours que je bloque sur deux exercices de mon cours, je sais que c'est les vacances pour beaucoup, mais pas pour moi ...

1. Quelle est la température obtenue lorsqu'on mélange 150g de glace 0°C avec 300g d'eau à 50°C?
c= 4.18 KJ.kg^-1.K^-1
delta Hfusion = 6.01 KJ.mol^-1

La réponse est 6.07°C

NB : ^-1, veut dire "exposant -1"

2. Un mazout a une chaleur de combustion de 43 969 kJ.Kg^-1. En supposant que 70% de la chaleur est utilisable, combien de kg de mazout sont nécessaires pour chauffer 450 kg d'eau de 10°C à 100°C à l'état de vapeur ?
delta Hvapeur = 40.65 kJ.mol^-1

la réponse est 38.5kg

Je sais qu'il faut utiliser la formule Q = m.c.deltaT mais je n'arrive pas à appliquer ...

Une bonne âme pour m'aider à réussir ?

merci d'avance !
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[albanxiii]

Bonjour,

Je sais qu'il faut utiliser la formule Q = m.c.deltaT mais je n'arrive pas à appliquer ...

La physique n'est pas un grand jeu de hasard où o pioche une formule en espérant qu'elle "marche".
De plus, la physique ne consiste pas non plus à dire "c'est cette équation qu'il faut prendre".

Alors, laissez tomber votre formule, et on y reviendra quand le besoin s'en fera sentir. A la place faisons de la physique....

1. Que se passe-t-il quand vous mélangez la glace à 0°C avec l'eau à 50 °C ?

2. Quelles sont les étapes pour amener 450 kg d'eau de 10 °C (liquide donc) à 100°C à l'état de vapeur ?

Quand on a compris et qu'on sait ce qui va se passer, les formules à appliquer arrivent toutes seules, mais c'est l'analyse de la situation qui conduit à la formule, et pas la formule qui dicte la physique.

@+

[Mathdet]

J'ai bien compris ce qui allait se passer mais je ne trouve toujours pas ce que je dois faire ...
Pourriez vous m'aidez ?

[Cahn-Ingold-Prelog]

Je vais t'aider pour la question 1. Pour la deux, il suffira de reproduire le même raisonnement, histoire d'être sur que tu as compris.


Premièrement, il faut analyser le système

1) l'eau va fondre (Qfusion)2) l'eau froide va se réchauffer (Qfroid) 3)l'eau chaude va se refroidir (Qchaud)

En thermochimie, on fait ce genre d'expériences dans un calorimètre. Calorimétre = le système est isolé. Le système n'échange donc pas de chaleur avec l’extérieur. Il y a juste la source chaude qui va donner de la chaleur à la source froide pour faire fondre la glace puis réchauffer l'eau froide. La source chaude donne Qchaud , la source froide prend de la chaleur (Qfusion+Qfroid), donc la somme fait Zéro (MAGIQUE !!)

Ainsi Qfusion+Q(froid)+Q(chaud)=O.


Deuxièmement, il faut calculer les trois quantités de chaleur Q.

("D" signifie delta, "n(eau glacé)" nombre de mol d'eau glacé, "M" masse molaire de l'eau)

1) il s'agit de la fusion de la glace : Q=n(eau glacé)*DH(fusion)=m(eau glacé)/M*DH(fusion)+(150/16)*6,01=50KJ
2)eau froide 150g passe de 0 degré à X degré -->O°=273,15K --> Qfroid=m(eau froide)*C*(Tfinal-Tfroid)=150.10^-3*4,18*(T(final)-273,15)
3)eau chaude 300g passe de 50° à X degré-->50°=323,15K-->Qchaud=m(eau chaude)*C*(Tfinal-Tchaud)=300.10^-3*4,18*(T(final)-323,15)

Troisièmement, j'injecte les expressions trouvés dans la formule Q(fusion)+Q(froid)+Q(chaud)=O

50+150.10^-3*4,18*(T(final)-273,15)+300.10^-3*4,18*(T(final)-323,15)=0

on isole notre inconnu qui est ici T(final).

Soit Tfinal=(4,18*(150.10^-3*273+300.10^-3*323,15)-50)/((150.10^-3+300.10^-3)*4,18)=279,85 K

Donc Tfinal=279,85-273,15=6,7° (je pense que c'est la bonne solution bien que tu avais écrit 6,07° sur ton post)

Tu fais quoi comme étude? Dis moi si tu as des questions, et réfléchi à l'exercice deux en reprenant le même schéma.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mathdet]

Bonjour,

Désolée de répondre si tard! Je suis en première année de médecine
Par contre je ne suis pas arrive a faire le deuxième exercice, enfait je n'arrive pas a poser mon inconnue

1) Qvaporisation = 450 000/18*40,65 = 1016250 Kj

2) Qfroid = 450*C*323,15 = 145417,5*C

3) Qchaud = 450*C*323,15 = 145417,5*C

Mais alors mon C est négatif ? Je suis bloquée a partir d'ici ...
Mais je me demandais si pour cette exemple ci ce n'est pas Qvaporisation+Qcombustion+Qfro id=0
Plutôt que Qchaud et Qfroid ?

Merci beaucoup pour votre aide!

[123pourquoi]

Pour le second exo :

- Calculer l'énergie nécessaire pour amener tes 450 kg d'eau de 10°C à 100°C

Là on a de l'énergie nécéssaire pour avoir d'eau à 100°C. Or on veut de la vapeur.

- Calculer l'énergie nécessaire pour effectuer la transition de phase de tes 450 kg d'eau à 100°C. Attention l'énergie de transition de phase est donnée en kJ/mol, et non en kJ/kg.

=> Ici on a l'énergie totale nécéssaire.

Il ne reste plus qu'a aller chercher quelle masse de mazout correspond à cette énergie, sachant que des 43 969kJ/kg, on ne récupère que 70%.