Mesure de la capacité thermique massique du fer ou du laiton, Lectures de Chimie

Télécharge Mesure de la capacité thermique massique du fer ou du laiton et plus Lectures au format PDF de Chimie sur Docsity uniquement! Page 1 sur 3 B T S aé ro TP N° :… Calorimétrie 1. Mesure de la capacité thermique massique du fer ou du laiton : 1.1. Principe : La température : La température, c’est ce que mesure un thermomètre. Elle peut s’exprimer en degré Celsius (°C) : on la notera alors t ou θ ; ou en Kelvin (K) : on la notera alors T. L’unité officielle de température dans le système international est le Kelvin (température absolue). La chaleur : La chaleur est une forme d’énergie. Elle s’exprime donc en joules (J). Elle représente l’énergie échangée sous forme thermique. Cet échange de chaleur se traduit par une augmentation ou une diminution de la température. Capacité thermique : Considérons un corps quelconque dont on veut faire varier la température de ΔT. Il faut lui fournir une quantité de chaleur : Q = C.ΔT. C (en majuscule) est la capacité thermique d’un corps. Elle s’exprime en J.K-1. Capacité thermique massique : Dans le cas d’un corps homogène, la quantité de chaleur qu’il faut lui fournir pour augmenter sa température de ΔT est proportionnelle à sa masse, ainsi qu’à l’écart de température : Q = m.c.ΔT c (en minuscule) est la capacité thermique massique d’un corps. Elle s’exprime en J.kg-1.K-1. Exemples : 1.2. Protocole Calorimètre de Berthelot On souhaite déterminer la capacité thermique d’un métal à l’aide d’un calorimètre dont on connait déjà la capacité thermique : Ccalorimètre = 100 J.K-1 La calorimétrie est science qui s'occupe des mesures des quantités de chaleur. Elle repose sur le principe de l'égalité des échanges de chaleur : lorsque deux corps n'échange que de la chaleur, la quantité de chaleur gagnée par l'un est égale à celle perdue par l'autre (en valeur absolue). Substance Capacité thermique massique (J.kg-1.K-1) solides Eau (glace) 2100 Aluminium 890 Cuivre 380 Fer 460 liquides Mercure 140 Eau liquide 4185 Alcool 2390 Gaz (à pression constante) Hydrogène 14170 Oxygène 910 Page 2 sur 3 2.1. Protocole : Ø Peser le cylindre métallique. mmétal = …………………………. Ø Placer le cylindre de métal dans le bain marie et attendre. Ø Placer environ 300 mL d’eau dans le calorimètre. Ø Déterminer meau = ………………. Ø Mesurer la température initiale de l'eau et du calorimètre : θ1=…………... Ø Relever la température du bain marie θmétal=…………………. Ø Retirer le cylindre métallique du bain marie et le placer rapidement dans le calorimètre. Ø Attendre l’équilibre thermique (Faire l’exercice en attendant) et relever la température θfinal 2.2. Utilisation de l’équation calorimétrique : Pour déterminer cmétal, on utilise la relation suivante qui traduit le fait que toute l’énergie thermique échangée à l’intérieur du calorimètre reste à l’intérieur du calorimètre (rien ne part à l’extérieur) : Qmétal + Qeau + Qcalorimètre = 0 mmétal.Cmétal.( θfinal – θmétal) + meau.Ceau.( θfinal – θ1) + Ccalorimètre(θfinal – θ1) = 0 1. à partir de cette relation, déterminer la valeur expérimentale de cmétal. 2. la comparer à la valeur théorique (voir tableau) 3. CHALEUR LATENTE DE FUSION DE LA GLACE PAR LA MÉTHODE DES MÉLANGES 3.1. PRINCIPE • Chaleur latente L: - C’est la chaleur cédée ou fournie qui conduit à un changement d’état à la même température tchangement. - Dans le cas de la fusion de la glace, c’est la quantité de chaleur nécessaire pour faire passer l’unité de masse de glace à température constante (t=0°C) de l’état solide à l’état liquide. - Lf (J/kg) chaleur latente de fusion • Mesure des quantités de chaleur : - La mesure est toujours supposée faite dans un calorimètre adiabatique, c'est-à-dire sans échange de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur. ∑Qi = 0 avec Qi = mi.ci.∆T lorsque l’échange est du à un changement de température Qi=mi.L lorsque l’échange est du à un changement d’état. - Une masse m1 d’eau de chaleur spécifique connue est introduite dans le dispositif calorimétrique : l’ensemble (eau+dispositif calorimétrique) atteint l’équilibre thermique à la température t1. Si Ccal représente la capacité calorifique du calorimètre, celle de l’ensemble est (m1c1+Ccal). - On introduit dans l’eau du calorimètre un fragment de glace de masse m2 et chaleur spécifique c2, porté à la température t2. Partie du système Paramètres Expression de la quantité de chaleur échangée état initial État final Calorimètre et accessoires θ1 = θfinal = Qcal = Eau meau= θ1 = Q1= métal mmétal = θmétal = Qmétal =