Aide pour Un Dm

[invited25ceb13]

Bonjour Tout le monde , je viens soliciter votre aide car mon prof de physique nous as donné un dm monstrueux en nous ayant juste donné quelques notions de bases.... je viens donc ici sur ce forum pour vous demander de l'aide pour résoudre mon DM!
Je remercie déjà celui ou celle qui pourra m'aider !

Voici les enoncés:

ex1: EN Tp, un groupe d’élève a déterminé la capacité thermique C calo d'un calorimètre C calo valant 150J.C-1. Pour cela, ils ont mélangés dans ce calorimètre initialement a 22°, 300g d'eau froide du robinet a la température de 19° et 200g d'eau chaude a une tempe rature initiale de...., qu'ils ont oublié de noter et dont ils ont besoin pour leur compte rendu. La température initiale a l’équilibre de l'ensemble était de 32°

1) Expliquer comment ils peuvent retrouver la température manquante avec un texte d'au moins 5 lignes : voila ce que j'ai fait tout d'abord, les éleves de ce TP doivent calculer les différentes masses des corps présent dans ce calorimètre et ainsi on pose une fois fait ils osent une équation ou tout est égal a 0 et ainsi permettant de retrouver cette inconnu qui s'agit de la température initiale.

2) Donner sa valeur par des calculs clairs et précis.

ex2: Un calorimètre adiabatique dont la capacité thermique est de 95J/°C-1 contient 250g d'eau. L'ensemble est a 15° on laisse tomber das l'eau un bloc de glace de 40 g a la température de 0°C

1) Rappeler la relation que doivent suivre les chaleurs échangées dans un calorimètre et pour qu'elles raison elles doivent suivrent celle la.
2) définir la température d’équilibre du système
3) Calculer la température final du système en expliquant votrre raisonnement. avec chaleur latente de la fusion de glace :L=335KJ/KG et capacite massique de l'eau c=4180J.Kg
4) combien faudrait t'il ajouter de glace pour que le calorimetre ne contiennent plus que de l'eau a 0°c?

je vous remercie d'avance !
Cordialement Deadshot
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[phys4]

Bonjour,
Ce n'est pas monstrueux, c'est plutôt gentil.
Le raisonnement est correct, qu'est ce que donnent vos calculs ?

[invited25ceb13]

Bonjour Monsieur,
Juste j'ai réussi le 1 mais le 2 je n'y arrive vraiment pas du tout du tout j'ai beau cherché je ne trouve pas
pourriez vous m'aider ?

[phys4]

Il vaut mieux mettre les résultats que vous avez, cela permet de vérifier.
Je vous crois sur parole pour le 1) et c'est tant pis pour vous s'il reste une erreur.

Pour le 2) il faut d'abord comparer l'énergie donnée par l'eau et le calorimètre entre 15° et 0°, puis comparer à l'énergie qu'il faut pour fondre la glace.
Ainsi vous savez si la glace fond complétement ou non, ce qui vous permet de poser l'équation d'équilibre.
Ici c'est téléguidé car l'on vous demande le supplément de glace pour atteindre 0°, ce qui suppose qu'en première partie la température d'équilibre est plus haute que 0°.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited25ceb13]

D'accord Monsieur, je vais donc mettre les résultats du 1
on me demande ici donc de calculer la température initiale de l'eau chaude:
dans un 1er temps, je calcule les differents corps :

Q eau chaude= m*c*(of-oi)
Q eau chaude=0.2*4185*(32-oi)
d'ou Q eau chaude=26782-837oi

ensuite, je calcule l'eau froide
Q eau froide=m*c*(of-oi)
Q eau froide=0.3*4185*(32-19)
d'ou Q eau froide = 16321.5 J

ensuite on calcule celui du calorimetre
Qcalo= Ccalo*(of-oi)
Qcalo= 150*(10)
d'ou Q calo= 1500 J

ainsi, je pose mon équation :
Qcalo+Q eau froide+Qeau chaude=0
1500+16321.5+26782-837oi=0
-837oi=-44603.5
d'ou oi = 53.3°

ainsi la temperature de l'eau chaude est de 53.3°C.

Je n'arrive toujours pas pour le 2

[phys4]

C'est d'accord pour le 1, sauf que vous n'avez pas utilisé la capacité calorifique de l'eau donnée dans l'énoncé, l'écart reste très petit.

Pour le 2, vous devez faire comme si vous partez de 0° avec le calorimètre qui donne 95*15 J et l'eau 0,25*4180*15 J
la glace retirera -0,04*335 000 J pour fondre
vous obtenez une énergie calorique résiduelle qui vous donnera la température finale avec la capacité calorifique totale (95 + (0,29*4180))

Pour la partie suivante vous avez déjà l'énergie résiduelle à 0° qui doit correspondre à la fusion de masse de glace ajoutée.

[invited25ceb13]

Bonjour,
Pour le 2 je viens de commencer, alors :
1) Rappeler la relation que doivent suivre les chaleurs échangées dans un calorimètre et pour qu'elles raison elles doivent suivrent celle la.
la relation que suivent les chaleurs echangées est : m*c*(of-oi), elles permettent de connaitre La variation de température d’un corps de masse m
qui échange de l’énergie thermique.

2) définir la température d’équilibre du système
la température d'équilibre du système correspond a : après l'échange thermique,les corps en contacts sont a la même température, par exemple ici :
on notera G la glace, E l'eau donc Tfinale=Tgfinale=Tefinale.

3) Calculer la température final du système en expliquant votrre raisonnement. avec chaleur latente de la fusion de glace :L=335KJ/KG et capacite massique de l'eau c=4180J.Kg
Tout d'abord, on calcule la chaleur latente de la glace on fait donc: Q1=m*L=0.04*335=13.4 J
Q2=m*Cp=0.25*4180*(15-0)=15675 J
On a donc Q1<Q2 donc se sera forcement de masse liquide et non solide.
donc on fait ensuite : m1*Ce* (T - Tf) = m2*Cg*(Tf - 0) + m2*Lglace
ca donne alors : 0.25*4180*(t-15)=0.04*335 000*tf+0.04*335 000
et après je galère ! Pourriez vous m'aider ?

[phys4]

3) Calculer la température final du système en expliquant votrre raisonnement. avec chaleur latente de la fusion de glace :L=335KJ/KG et capacite massique de l'eau c=4180J.Kg
Tout d'abord, on calcule la chaleur latente de la glace on fait donc: Q1=m*L=0.04*335=13.4 J

Attention à vos unités 335 KJ = 335 000 J

donc on fait ensuite : m1*Ce* (T - Tf) = m2*Cg*(Tf - 0) + m2*Lglace
ca donne alors : 0.25*4180*(t-15)=0.04*335 000*tf+0.04*335 000
et après je galère ! Pourriez vous m'aider ?

Vous remettez dans le calcul des quantités calculées avant, pourquoi ne pas utiliser vos résultats, c'est plus simple : revoir mon message précédent.

[invited25ceb13]

Je ne comprend pas Monsieur, pourriez vous être un peu plus clair ? Ou me détaillez le raisonnement ?

[phys4]

Une fois que vous calculez la somme eau + calorimètre : 95 + 0,25*4180 = 1140 j/°
Vous gardez cette valeur pour la suite.
Chaleur disponible entre 15° et 0°
1140*15 = 17100 J Q2
Chaleur consommée par la glace
0,04*335 000 = 13400 J = -Q1
Donc la glace fond totalement et il restera Q2 + Q1 = 3700 J
La capacité calorifique du mélange devient 1140 + (0,04*4180) = 1307 J/°
à la température finale (Q2+Q1) / 1307 = 2,83°

Pour trouver la glace à ajouter, il suffit que l'énergie supplémentaire déjà calculée fasse fondre le supplément de glace au lieu de chauffer le mélange.
soit m2 = (Q2+Q1) / 355000 = ?

[invited25ceb13]

D'accord Monsieur, j'avais trouvé 3700 Joules sur ma copie mais je n'en étais pas sur .... Je ne savais pas pourquoi il fallait diviser cette valeur trouvée mais maintenant je viens de comprendre je vous remercie pour votre aide,
Cordialement Deadshot !