L’essentiel du cours 459
Le système { vase + liquide (1)+ solide (2) } subit une transformation monobare puisque la pression
extérieure reste constante et pratiquement adiabatique. Le premier principe, appliqué à ce système,
conduit à ΔH = Q = 0.
Lorsqu’un système S est constitué de sous-systèmes disjoints S i son énergie interne et son
enthalpie sont égales à la somme de celles de ses sous-systèmes. Leurs variations sont donc
égales à la somme des variations de celles de ses sous-systèmes.
U =
i
U i ⇒ ΔU =
i
ΔU i et H =
i
H i ⇒ ΔH =
i
ΔH i
Méthode 17.3 : Exploiter l’extensivité de l’énergie interne ou de l’enthalpie
Exercice (17.4)
En exploitant la méthode précédente nous obtenons :
ΔH = ΔH cal + ΔH 1 + ΔH 2 = C cal (T F − T 1 ) + m 1 c eau (T F − T 1 ) + m 2 c(T F − T 2 ) = 0
Nous en déduisons : c =
C cal (T F − T 1 ) + m 1 c eau (T F − T 1 )
m 2 (T 2 − T F )
.
Pour déterminer la capacité thermique C cal du calorimètre, nous avons réalisé une seconde expérience en y introduisant une masse m
1 d’eau. Une fois l’équilibre thermique atteint avec le
calorimètre (température T
1 ), nous avons ajouté une masse m
2 d’eau à la température T
2 et suivi
l’évolution de la température jusqu’à ce que s’établisse un nouvel équilibre thermique à la température T
F . Le bilan enthalpique pour cette seconde expérience conduit à :
ΔH
= ΔH
cal + ΔH
1 + ΔH
2 = C cal (T
F − T
1 ) + m
1 c eau (T
F − T
1 ) + m
2 c eau (T
F − T
2 ) = 0.
D’où nous déduisons : C cal =
m
1 (T
1 − T
F ) + m
2 (T
2 − T
F )
T
F − T
1
c eau .
Les enregistrements de la température en fonction du temps sont donnés pour les deux expériences
par la figure 17.3 (à gauche pour la première expérience, à droite pour la seconde). Les valeurs
numériques des différents paramètres sont indiquées au-dessus de chaque graphe.
0
20
40
60
80
100
t (s)
0
2
4
6
8
10
12
T (
◦C
)
T1 = 3,4
◦ C
TF = 4,2
◦ C
Eau m 1 = 103,3 g + Aluminium m 2 = 40,5 g, T 2 = 16,9
◦ C
0
20
40
60
80
100
t (s)
0
2
4
6
8
10
12
T (
◦C
)
T
1 = 4,6
◦ C
T
F = 9,6
◦ C
Eau m
1 = 54,2 g + Eau m
2 = 51,8 g, T
2 = 17,0
◦ C
Figure 17.3. Calorimétrie : immersion d’une pièce d’aluminium dans de l’eau froide (à
gauche), mélange de deux masses d’eau de températures différentes (à droite).
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Le système { vase + liquide (1)+ solide (2) } subit une transformation monobare puisque la pression
extérieure reste constante et pratiquement adiabatique. Le premier principe, appliqué à ce système,
conduit à ΔH = Q = 0.
Lorsqu’un système S est constitué de sous-systèmes disjoints S i son énergie interne et son
enthalpie sont égales à la somme de celles de ses sous-systèmes. Leurs variations sont donc
égales à la somme des variations de celles de ses sous-systèmes.
U =
i
U i ⇒ ΔU =
i
ΔU i et H =
i
H i ⇒ ΔH =
i
ΔH i
Méthode 17.3 : Exploiter l’extensivité de l’énergie interne ou de l’enthalpie
Exercice (17.4)
En exploitant la méthode précédente nous obtenons :
ΔH = ΔH cal + ΔH 1 + ΔH 2 = C cal (T F − T 1 ) + m 1 c eau (T F − T 1 ) + m 2 c(T F − T 2 ) = 0
Nous en déduisons : c =
C cal (T F − T 1 ) + m 1 c eau (T F − T 1 )
m 2 (T 2 − T F )
.
Pour déterminer la capacité thermique C cal du calorimètre, nous avons réalisé une seconde expérience en y introduisant une masse m
1 d’eau. Une fois l’équilibre thermique atteint avec le
calorimètre (température T
1 ), nous avons ajouté une masse m
2 d’eau à la température T
2 et suivi
l’évolution de la température jusqu’à ce que s’établisse un nouvel équilibre thermique à la température T
F . Le bilan enthalpique pour cette seconde expérience conduit à :
ΔH
= ΔH
cal + ΔH
1 + ΔH
2 = C cal (T
F − T
1 ) + m
1 c eau (T
F − T
1 ) + m
2 c eau (T
F − T
2 ) = 0.
D’où nous déduisons : C cal =
m
1 (T
1 − T
F ) + m
2 (T
2 − T
F )
T
F − T
1
c eau .
Les enregistrements de la température en fonction du temps sont donnés pour les deux expériences
par la figure 17.3 (à gauche pour la première expérience, à droite pour la seconde). Les valeurs
numériques des différents paramètres sont indiquées au-dessus de chaque graphe.
0
20
40
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80
100
t (s)
0
2
4
6
8
10
12
T (
◦C
)
T1 = 3,4
◦ C
TF = 4,2
◦ C
Eau m 1 = 103,3 g + Aluminium m 2 = 40,5 g, T 2 = 16,9
◦ C
0
20
40
60
80
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t (s)
0
2
4
6
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T (
◦C
)
T
1 = 4,6
◦ C
T
F = 9,6
◦ C
Eau m
1 = 54,2 g + Eau m
2 = 51,8 g, T
2 = 17,0
◦ C
Figure 17.3. Calorimétrie : immersion d’une pièce d’aluminium dans de l’eau froide (à
gauche), mélange de deux masses d’eau de températures différentes (à droite).
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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