Calorimétrie et énergie

[invite471764b9]

Bonjour à tous,
Je suis en 1ere S et j'ai un devoir de physique à faire pendant les vacances, seulement voilà, je bloque sur une question.
Voici l'énoncé.
Deux masses de 2,5 kg chacune permettent, en descendant, de faire tourner des pales dans l'eau à 15°C à l'aide de poulies et d'une corde. Le récipient contenant l'eau est appelé calorimètre et empêche l'eau de donner la chaleur à l'extérieur.
→ La masse est accrochée au dispositif est disposée, comme l'autre, à 160cm du sol. On débloque le dispositif, les masses descendent et fond donc tourner les pales dans l'eau. L'énergie mécanique des deux masses est mesurée: elle est égale à 23J quand elles sont au niveau du sol. En considérant que tous les frottements à l'extérieur du calorimètre sont négligeables, calculez l'énergie perdues= par les masses lors de la descente.

Où j'en suis:
Le fait qu'il y ait peu de frottement signifie que les masses sont en chute libre, par conséquent, l'énergie mécanique devrait être conservée.
Puisque Em = Ec + Epp, l'énergie perdue est donc égale à Em1 - Em2.
A la surface du sol, on considère que l'Epp est nulle. Donc Em2 = Ec2 = 23J et Epp = 0J.
Pour ce qui est d'Epp1, j'ai: Epp= mgz. Donc, Epp1= 5*9.8*1.60= 78.1 J.
Seulement, impossible de trouver Ec1.
J'ai essayé de calculer la vitesse des masses en chute, à l'aide de Ec2 (v= Racine (2Ec/m) donc ici v devrait être égale à Racine (2*23/5) = 3.03 m/s)
Cela me ferait Ec1 = (1/2)*5.0*(3.03)² = 23J.
Donc Em1 = 23+78.1 = 101.1J
Donc la variation d'énergie serait de: 101.1 - 23 = 78.1J

Cela me semble être beaucoup, d'autant plus que je ne comprends pas ce résultat, puisqu'il devrait y avoir conservation de l'énergie mécanique au cours de la chute puisque c'est une chute libre (?)

Je voudrais savoir si je suis partie sur la bonne piste, et si je me suis effectivement trompée j'aimerais comprendre où et pourquoi.
Merci d'avance !
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[phys4]

Bonjour,

Le calcul qui vous donne une énergie potentielle disponible de 78,1 J est correcte.

L'énergie mécanique restante en bas est de 23 J seulement ce qui veut dire que 78,1 - 23 J ont été dissipés, comment ?

N'oubliez que la descente des masses font tourner des pales dans le calorimètre, elle ont transformé l'énergie perdue en chaleur. je suppose que la suite de l'exercice va utiliser cette chaleur obtenue.

[invite471764b9]

Merci beaucoup pour votre aide rapide!
Cela signifie que mon d'énergie perdue est correct ?

Si j'ai bien compris, les 78.1J perdus au cours de la chute ont été transformés en énergie thermique grâce aux pales qui vont chauffer l'eau. Si mes calculs sont bons, la température ne va augmenter que de quelques dixièmes, cela est normal ?

[invitecaafce96]

Bonsoir,
Il me semble que vous faites l'impasse sur les 23 J , mais je laisse ceci à phys4 .

Pour l'échauffement , mettez vos calculs en clair .
Combien faut il de J , pour élever la température de 1° d'un litre d'eau ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Je n'ai pas de données sur le calorimètre, cependant les quelques 55 J disponibles ne peuvent pas chauffer de plus de 1° une douzaine de grammes d'eau.

[invite471764b9]

Nous n'avons pas de données sur la contenance du calorimètre dans l'énoncé.
Catmandou, que voulez-vous dire par "faire l'impasse sur les 23J" ? Ce sont les 23J de l'énergie mécanique au sol ?

J'ai fais des recherches, et j'ai trouvé que pour élever la température d'1°C d'un litre d'eau, 4180J sont nécessaires. Dans ce cas, mon résultat ne me surprend pas.
Et encore merci

[phys4]

Bonjour,

Catmandou, que voulez-vous dire par "faire l'impasse sur les 23J" ? Ce sont les 23J de l'énergie mécanique au sol ?

Il veut dire que les 78,1 J n'ont pas été transformés en chaleur par les pales, puisqu'il resterait 23J mécanique mesurées, comme les 78,1 représentent la totalité de l'énergie disponible, les 23 ne peuvent qu'être retranchés.
L'énoncé sous cette forme n'est pas bien compréhensible, on ne sais pas d'où viennent les 23J, j'aurais préféré une version du type :
"Les masses arrivent en position basse à la vitesse 3,033 m/s, qu'elle est l'énergie thermique fournie au calorimètre ?"

[invite471764b9]

Oui, je vois ce que vous voulez dire.
Maintenant, je pense qu'avec les données dont nous disposons, nous ne pouvons pas aller plus loin.
Merci en tout cas pour votre aide, cela m'a beaucoup avancé