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Calorimétrie et calcul de chaleur



  1. #1
    ladyL

    Calorimétrie et calcul de chaleur


    ------

    Bonjour,
    Nous avons fait un TP sur la calorimétrie recement et je suis complétement bloqué sur l'exploitation des resultats et notament le calcul de chaleur des réactions, la formule que j'essaie d'utilisé est: Q= n*C (capacité calorifique)*(Tf-Ti) mais nous n'avons aucune données alors comment proceder ?? , depuis le début de ce cours on ne travaillé que sur de l'eau avec ajout d'eau chaude etc... mais là par exemple pour la premiére réaction je dois calculer la chaleur pour Hcl puis pour Mg et ensuite additionner ?? Et si vous pouviez me donner une piste pour les enthalpie molaire de réaction deta H1 et delta H2 s'il vous plait
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    Merci de votre aide

    -----

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  3. #2
    moco

    Re : Calorimétrie et calcul de chaleur

    C'est pourtant facile.
    Tu disposes de 200 mL d'acide HCl 0.5 M qui est initialement à 22°C peut-être. Tu y jettes 600 mg de magnésium Mg, donc 0.0247 mol de magnésium. Il se produit une vive réaction avec dégagement de gaz H2, et la température monte jusqu'à 45°C peut-être (j'invente). La quantité de chaleur dégagée a permis de chauffer 200 g eau, en ignorant les 0.1 mole de HCl qui sont en fait consommés dans l'expérience. 0.1 mol, c'est négligeable.
    Donc : Q = C·m·(T1 - To) = 4.185 kJ/kg K · 0.2 kg eau · (45 - 22) = 19.3 kJ
    C'est un premier résultat.
    Mais peut-être le maître veut-il que tu calcules la chaleur de réaction en kilojoule par mole. Si c'est le cas, tu dois considérer que tu as consommé 0.0247 mol de Mg pour produire cette chaleur.
    Si on rapporte cette quantité de chaleur au nombre de moles utilisé, on trouve la quantité de chaleur molaire de la réaction :
    Et c'est : Q/n = 19.3 kJ/0.0247 mol = 780 kJ/mol
    Et cette valeur est disponible dans les Tables. Elle ne dépend pas de ton expérience, de la masse d'eau, etc. C'est une constante

  4. #3
    RuBisCO

    Re : Calorimétrie et calcul de chaleur

    Bonsoir,

    .....Je vais essayer de développer un peu plus la réponse de moco : tu cherches ici à trouver pour une réaction donnée et à une température donnée.

    .....L'enthalpie étant une fonction d'état, les variations ne dépendent pas du chemin suivi, donc on peut passer par un chemin fictif, plus simple pour les calculs, donnant le même résultat que le chemin réel.


    première partie du chemin ( A I ) : réaction monotherme monobare

    .....La température étant constante, on peut déduire de la définition de l'enthalpie standard de réaction :


    .....On a ici calculé la "quantité de chaleur" , calcul valable uniquement ici parce que la température ne varie pas lors de cette réaction hypothétique.

    seconde partie du chemin ( I B ) : échauffement du système

    .....La température change, on ne peut donc utiliser la relation ci-dessus. On utilise le calcul qu'a fait moco ci-dessus, qui permet de déterminer la "quantité de chaleur" nécessaire pour élever la température du système de vers .
    Etant donné qu'il s'agit majoritairement d'eau (nous sommes en milieu aqueux), on utilise la capacité thermique massique de l'eau .
    Attention : la chaleur produite ne chauffe pas uniquement l'eau de la solution, mais également le calorimètre. Pour tenir compte de ceci, on considère le calorimètre comme une certaine masse d'eau que l'on doit chauffer en plus, c'est la valeur en eau notée ici .


    chemin total ( A B ) :

    .....L'enthalpie étant une fonction d'état, on peut la décomposer selon le chemin que l'on souhaite :


    ..... La réaction de A vers B est une transformation adiabatique (isolée thermiquement dans le calorimètre) et monobare (donc pas de travail des forces de pression), d'où par application du premier principe de la thermodynamique :


    ..... On en déduit alors :


    Et voilà l'équation tant convoitée :


    remarque : les cœurs ne signifient pas qu'il faut apprendre cette formule par cœur, mais qu'il faut aimer la thermochimie malgré ses nombreux lignes de calcul.
    Dernière modification par RuBisCO ; 01/12/2013 à 23h08.
    "La vraie science est une ignorance qui se sait." (Montaigne)

  5. #4
    ladyL

    Re : Calorimétrie et calcul de chaleur

    Merci à vous deux pour vos réponses (très complètent ^^) mais du coup je suis un peu paumée, j'ai vraiment du mal avec ce cours alors désolée si mes question vous paraissent un peut ridicule...
    La variation d'enthalpie de la réaction (delta Hr) sert à calculer la quantité de chaleur?? mais j'ai pas l'impression que les deux formules que vous m'avez donner sont très différentes non ?
    De plus, je devais calculer la masse en eau du calorimetre, nous devions mettre 100cm cube d'eau froide, la température initiale était de 16°C puis rajouté 100 cm cube d'eau chaude à 53°C. La température d’équilibre est de 31°C, pour calculer la masse en eau du calorimetre j'ai alors fais: 0,100*(53-31)/(30-16)-0.100 ce qui ma donné 0.046 soit 46g est-ce bon ?

    Ensuite quand je vais devoir calculer les enthalpie molaire je vais devoir utilisé la quantité de chaleur ? Delta H(molaire) = Delta Hr (ou Q) /n ?

    Merci beaucoup.

  6. #5
    RuBisCO

    Re : Calorimétrie et calcul de chaleur

    Non, elles ne sont pas différentes, ce sont exactement les mêmes. Le seul "avantage" de ma formule, c'est qu'elle donne le signe de sans avoir à réfléchir après coup si la réaction est exothermique ou non (dans le résultat de moco, il faudra donc prendre l'opposé pour avoir ta valeur).

    Le calcul de la valeur en eau me semble juste.

    Les deux résultats que nous avons donnés sont des enthalpies molaires de réaction.
    "La vraie science est une ignorance qui se sait." (Montaigne)

  7. A voir en vidéo sur Futura

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