Probleme de Thermodynamique, Changement d etat

[invited0de4103]

Bonjour tout le monde,

je suis un etudiant francais et je suis actuellement en Afrique du Sud dans une universite de mecanique. J'ai un probleme que je n arrive pas a resoudre.

Si on met 5kg d'eau a 25C dans un congelateur pendant 4 heures. Quelle est en moyenne la perte de chaleur de cette eau, en Watt?

J'ai pense a utiliser cette formule

Q = m*Cv( t2 - t1 ) = 5 *4 180( 0 - 25 )
= 522 500 J = 522 500/ (3600*4) = 36.28 W


Je trouve la solution trop simple. Quelqu'un peut me dire si ma methode est bonne ou pas ?

Merci d'avance

Déplacé en Physique
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[invite93279690]

Salut,

Cela me parait être une question bien compliquée...

Quelles sont exactement les données du problème ?

[invite6dffde4c]

Bonjour.
C'est l'énoncé même qui manque.
Quelles sont les suppositions faites par l'énoncé ?
Au revoir.

[invite8aaded65]

Ça dépend de la température du congélateur (entre autre).
Il convient ensuite de vérifier si ton eau atteint la température de 0°C avant les 4 heures, auquel cas le transfert de chaleur n'agit plus que sur la température mais aussi sur le changement d'état (qui se fait à température constante).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited0de4103]

L'enoncé que nous avons, c'est juste cette phrase. On connait la chaleur latente de fusion Lf,333kJ.
On sait que l'eau géle mais on ne connait pas la température du congélateur.
Le prof nous donne rien de plus , désolé.

[Deedee81]

Bonjour,

D'après la formule utilisée, je vois deux hypothèses :
- l'intérieur du congélateur est à zéro degrés (ça m'étonne, ce ne devrait pas être négatif ?)
- l'eau atteint t2 après les 4h (ça me semble suffisant, mais ça reste à confirmer)

Oliv, peux-tu confirmer/infirmer ?

Si oui, alors c'est correct (à noter toutefois que la perte de chaleur moyenne n'est pas la perte de chaleur a chaque instant, celle-ci diminue au cours du temps).

[invite6dffde4c]

Re.
Si c'est vrai que l'énoncé c'est cette seule phrase, alors changez de prof.

Vous ne connaissez pas la température au bout de 4 heures. Car vous ne connaissez pas la température interne du congélateur ni le coefficient de transfert thermique. Vous ne savez même pas si le congélateur est branché.

Dans votre calcul, vous avez supposé que la température de l'eau, au bout de 4 heures, était de 0°. Pourquoi pas ? Mais elle aurait pu tout aussi bien être de 0,5°C ou de 15°C.
A+

[invited0de4103]

Si on se tient à un exercice qu'on a fait avant , le congélateur est à -15°C. On va donc prendre cette valeur.
Donc Deedee81, les deux hypotheses ne sont plus corrects.

Avec ces nouvelles donnees, et en supposant qu'il n'y a pas d'échange de chaleur entre le congelateur et l'extérieur.
Nous avons donc : ∑ Qi = 0.

Et nous cherchons juste la chaleur dégagé donc il faut peut être ajouter la chaleur pour baisser la température de la glace de 25 à -15 °C avec la chaleur de solidification de l'eau à 0 °C. Donc : Qout= m*Cv( -15 - 25) + m*(-Lf) = - 2 501 000 J = - 173,68 W

[invite6dffde4c]

Re.
Vous aurez du mal à trouver de la glace à 25°C

Non. Il faut les trois chaleurs:
-passage de 25° à 0°
-solidification de l'eau
-passage de la glace de 0 à -15°
A+

[invited0de4103]

Donc si il faut trois chaleurs on a :
-passage de 25° à 0° ==> Q1= m*Cv(0-25)=-522 500 J avec Cv=4 180 J/kg
-solidification de l'eau ==> Q2 = m*(-Lf) = -1 665 000 J
-passage de la glace de 0 à -15° ==> Q3=m*Cv(-15-0)= -154 500 J avec Cv=2060 J/kg