Energie et transformations de la matière Transformations physique ou chimique
A la maison 8 p207, Plus tard, 14 p 209, 26 p211 36 p214
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.
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.
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.
Diagramme d échange On fait des flèches 100g d eau c=4,18 J. g -1 K -1
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
Quand on chauffe L énergie augmente, la température suit. E ( T ) = E E après = mc( T T ) après avant avant
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)
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.
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
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.
Energie de réaction Exemples : exercices pages 210 211. E = x. E f molaire
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.
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 26 352 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. 1 1. 1.
Changement d état physique Les molécules ne sont pas modifiées ce sont les liaisons entre les molécules. Explication calme.
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
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.
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.
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 ]
Energie de changement d'état (fonte) de l'eau bon groupe 2013 Variation d'énergie masse eau tiède interne de l'eau -17579,5 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 %
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.
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.
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
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?
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.
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.