Energie et transformations de la matière

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Constance Charpentier
il y a 5 ans
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1 Energie et transformations de la matière Transformations physique ou chimique

2 A la maison 8 p207, Plus tard, 14 p 209, 26 p p214

3 Préparation des TP Mesurer une énergie avec une balance et un thermomètre. Mesurer une énergie de réaction (transformation) chimique : la bougie Mesurer une énergie de transformation physique : les glaçons.

4 Le système 100g d eau c=4,18 J. g -1 K -1 Il est important de bien délimiter le système, autour il y a le gigantesque environnement. Le système pour nous est souvent constitué d une petite masse d eau.

5 Grandeurs de taille et grandeurs pointues. Il existe des grandeurs proportionnelles à la taille d un système. D autres qui sont indépendantes de la taille. Exemples.

6 Diagramme d échange On fait des flèches 100g d eau c=4,18 J. g -1 K -1

7 Mesurer une énergie avec une bougie L énergie interne est une fonction croissante de la température La fonction affine est le modèle le plus efficace. E( T ) = E + m. c. T 0

8 Quand on chauffe L énergie augmente, la température suit. E ( T ) = E E après = mc( T T ) après avant avant

9 Chaleur et température La chaleur est un mode de transfert de l énergie : un chèque. La température est un nombre qui rend compte de l agitation des molécules. (anthropomorphisme : modèle de la boîte de nuit)

10 Chaleur et température suite La température en K kelvin ne peut être négative : on ne s agite pas «à l envers». La chaleur peut être négative, si elle sort.

11 Application On chauffe 200 g d eau dans un micro ondes l eau est initialement à 10 C. Quelle énergie doit-on apporter à cette eau pour la porter à ébullition (100 C )? FL AN

12 Mesurer une énergie de transformation chimique Lors d une transformation chimique, comme lors d une transformation nucléaire, des entités naissent à partir des composants issus d autres. On distingue les réactions endothermiques, exothermiques. La quantité d énergie est proportionnelle à l avancement de la réaction.

13 Energie de réaction Exemples : exercices pages E = x. E f molaire

14 Exemple de la réaction de combustion de la paraffine On reprend la situation de manière théorique, on cherche à répondre à la question : «De combien de degré un gramme de bougie peut chauffer 250g d eau?» L énergie molaire de réaction est Calculons l énergie par gramme, car la balance c est pratique. On divise ou on multiplie? E x = 26MJ. mol 1.

15 Combustion de la paraffine L énergie molaire de réaction est E x Calculons l énergie par gramme, car la balance c est pratique. E m Quelle énergie dégage la combustion d un gramme de bougie? = 1 M E x = = 26MJ. mol MJ. mol g. mol Exprimer la variation de l énergie interne de l eau chauffée. En déduire l élévation de température. Comparer avec les résultats du TP

16 Changement d état physique Les molécules ne sont pas modifiées ce sont les liaisons entre les molécules. Explication calme.

17 Vocabulaire Ebullition=Vaporisation, changement d état liquide vapeur. Phénomène en volume, bulles partout. Evaporation vaporisation de surface, lente, sous l effet d un déséquilibre, soleil, vent

18 Mesure au laboratoire d une énergie de changement d état En TP : le mélange de deux masses égales : eau liquide 25 C Glace (solide) 0 C Donne une température finale de 0 C donc, malgré l environnement, briser les liaisons de la glace est très coûteux en énergie. Idée, on prend beaucoup d eau tiède pour que l eau tiède gagne.

19 Principe Une forte masse d eau tiède réchauffe (en se refroidissant) le glaçon, le fait fondre et réchauffe l eau de fonte jusqu à la Tfinale. Le refroidissement de l eau tiède paye : l énergie de changement d état Le réchauffement de l eau de fonte.

20 Mesures. On mesure la masse d eau tiède 200g La masse de glace 50g La température de l eau tiède 45 C La température finale. E eau tiède = m tiède c ( T finale T tiède ) < 0 [ J ] Eeau fonte = mglace c ( Ttiède 0 C) > 0 [ J ]

21 Energie de changement d'état (fonte) de l'eau bon groupe 2013 Variation d'énergie masse eau tiède interne de l'eau ,5 g 243,1 g tiède masse de glace g 43,3 g Variation d'énergie de l'eau de fonte 3004,5 joules Température eau tiède C 33,9 C Température finale C Capacité calorifique de l'eau J/5K.g) 16,6 C 4,18 J/(K. g) Energie de changement d'état. Energie massique de changement d'état (par g) valeur théorique 14575,0 336,6 joule/gr amme 334 J/g %age d'erreur 0,8 %

22 Courbe T(t) de changement d état Le mélange eau glace reçoit de l énergie mais sa température est fixe 0 C. Cette température est caractéristique de l eau. Courbe.

23 Les températures de changement d état Les températures de changement d état sont super faciles à mesurer, et font partie de la carte d identité d un corps. C est une traduction des interactions entre molécules.

24 Un image de la liquéfaction Quand le glaçon fond les liaisons intermoléculaires du solide se brisent. L agitation combat l ordre. Les état désordonnés sont chauds, les états ordonnés

25 Image de la vaporisation Quand une molécule passe à l état gazeux elle s échappe, s envole. Schéma. Elle a l énergie pour décoller, s extraire. L agitation est assez forte. Volatil c est quoi?

26 Lien entre forme et température de changement d état. Cas des alcanes. Les premiers termes de la suite sont gazeux à Tambiante. Leur température de vaporisation est très basse. Plus la chaine est longue moins l alcane est volatil. Plus la molécule est ramifiée, moins elle est volatile. Courbe page 204.

27 La distillerie ou la raffinerie Une raffinerie est une distillerie de pétrole. Schéma, retour sur l exercice 14 p211. Exemple des premiers alcanes. Du gaz au goudron en passant par le kérosène.

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