Mini expérience pour déterminer la chaleur spécifique d'un liquide

[sciencemystere]

Bonjour à tous,

Je cherche à connaitre la chaleur spécifique d'un bain de chome constitué de chrome hexavalent, de chrome trivalent et de plusieurs autres éléments chimiques (cations métalliques, catalyseurs) .

Pour cela je me base sur la formule cp = P / [m*(T2-T1)]
avec T2-T1 = différence de température quand une telle puissance a été fournie (ok)
m = masse du liquide du bain de chrome (ok)
P = puissance fournie pour chauffer le bain (?)

N'ayant pas de résistance à haut rendement permettant de chauffer mon bain, pour déterminer le cp, je décide de faire une expérience en faisant tremper un gros fil d'acier de diamètre 7,5mm (S= pi*D2/4=44,2 mm2) dans 400 ml du liquide du bain. Je vais chauffer l'acier en laissant passer un courant continu de 1,2Volt et 10,3 Ampères .

Avant de faire cette expérience, je décide de connaître la résistivité de l'acier pour connaître la puissance puissance dissipée par effet de Joule par celui-ci (avec la formule P = U2 / R)

Or la résistivité de l'acier se calcule en additionnant la résistivité à froid et celle à chaud, ce qui donne:
Racier= résitivité acier / S + (résitivité acier * augmentation de la température de l'acier * coefficient de température) / S

L'expérience me montre que le fer se réchauffe de 10 degrés en moyenne.
Le coeff température de l'acier est de 0,005
La résistivité de l'acier de 0,11 micro ohm.m

AN: R acier = 0,00416 ohm/m

La longueur de mon fil est de 14,5cm = 0,145m donc:
R acier = 0,00416*0,145 = 0,006 ohm

Donc P = U2/R = 1,2*1,2 / 0,006 = 2,4 kW

Or la puissance du redresseur = U.I = 1,2 * 10,3 = 0,012 kW

D'où ma question: Comment se fait il que la puissance dissipée par l'acier est 200 fois supérieur à la puissance fournie par mon redresseur ? Ou est mon erreur ?

Et si cette méthode ne marche pas, avez vous une solution pour calculer le cp du liquide de mon bain ?

Merci beaucoup et bonne journée !
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
La résistance la plus pourrie et la moins chère que vous pourriez trouver ou fabriquer à un rendement de 100%. Elles sont toutes à haut rendement. Toute l’énergie fournie se transforme en chaleur.
Par contre je ne me prononce pas sur les réactions chimiques qui pourraient se produire entre la résistance ou son enrobage et la solution.

Est-ce un exercice de cours ou un problème industriel ?
Au revoir.

[phys4]

Bonjour,
Il n'y a pas mal d'erreurs :
1- "résistance à haut rendement" : une résistance transforme de la puissance électrique en puissance thermique, son rendement est toujours de 100%, en fait vous voulez en fabriquer une.
2- il faut choisir votre diamètre de fil métallique pour avoir une valeur de résistance adaptée à votre générateur, dans votre exemple, la tension du redresseur va s'effondrer et la résistance n'aura pas plus que le courant max. La puissance sera perdue dans le redresseur.
3- pour que l’expérience fonctionne il faudrait commencer par estimer la puissance utile pour avoir une augmentation de température mesurable avec un minimum d'erreur.

Au revoir.

[sciencemystere]

Merci pour vos réponses rapide ,

C'est un exercice industriel. Le but final est de connaître la quantité de chaleur récupérée par les fluides de refroidissement des bains de chrome en vue de la réutiliser pour le chauffage des locaux ou autre (intérêt économique et environnemental). En effet, l'électrolyse du chrome à un mauvais rendement et plus de 70% de l'énergie utilisée est perdue par effet de joule et comme l'électrolyse doit fonctionner à une température en dessous de 60 degrés, on utilise des fluides de refroidissement.

Je sais qu'acheter une résistance serait plus simple mais je me suis laissé emporté par mon esprit "petit curieux scientifique".

Comment déterminer la longueur et le diamètre du fil de fer pour limiter les pertes dans le redresseur?
Je connais que cette formule pour la puissance utile: Pu * rendement = Pa

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite07941352]

Bonjour ,
Limiter les pertes dans le redresseur ???
S'il est conçu pour 12 W , il supportera et fournira 12 W ...
Mesurer I dans le circuit , mesurer U aux bornes de la partie chauffante et vous aurez votre vraie puissance de chauffe .

[LPFR]

Re.
Utiliser du courant continu ne pressente aucun intérêt et quelques inconvénients.
Vous pouvez parfaitement alimenter une résistance en alternatif.

Mais il faut commencer par suivre la recommandation de Phys4 et calculer l’ordre de grandeur de la puissance nécessaire pour chauffer le liquide raisonnablement dans un temps raisonnable. Vous pouvez faire le calcul en supposant que la capacité thermique de la solution sera du même ordre de grandeur que celle de l’eau.
On peut même utiliser le liquide lui-même comme résistance, en l’alimentant en alternatif ce qui évite les réactions chimiques qui consomment de la puissance et fausseraient les résultats.

Par contre il faut bien choisir la tension d’alimentation, qui sera proche de celle utilisée pour les processus d’électrolyse pour une surface des électrodes similaire à celle de l’utilisation.
A+