TP calorimétrie. Les quantités de chaleur sont exprimées en Joule (J) ou en calorie (cal). On

Documents pareils
Mesures calorimétriques

Thermodynamique (Échange thermique)

Semi-conducteurs. 1 Montage expérimental. Expérience n 29

Premier principe : bilans d énergie

MESURE DE LA TEMPERATURE

Mesures et incertitudes

Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable ENERGIE THERMIQUE ENERGIE THERMIQUE

Mesure du volume d'un gaz, à pression atmosphérique, en fonction de la température. Détermination expérimentale du zéro absolu.

Etudier le diagramme température-pression, en particulier le point triple de l azote.

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

PHYSIQUE Discipline fondamentale

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

LA QUALITE DES CROQUANTES OU NOUGATINES:

CODEX ŒNOLOGIQUE INTERNATIONAL. SUCRE DE RAISIN (MOUTS DE RAISIN CONCENTRES RECTIFIES) (Oeno 47/2000, Oeno 419A-2011, Oeno 419B-2012)

SP. 3. Concentration molaire exercices. Savoir son cours. Concentrations : Classement. Concentration encore. Dilution :

Chapitre 4 Le deuxième principe de la thermodynamique

(aq) sont colorées et donnent à la solution cette teinte violette, assimilable au magenta.»

D'un simple coup d'oeil: Caractéristiques techniques de la MC cm. 40 cm. Idéale pour des fontes uniques et des petites séries

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR QUALITÉ DANS LES INDUSTRIES ALIMENTAIRES ET LES BIO-INDUSTRIES

L énergie sous toutes ses formes : définitions

Bleu comme un Schtroumpf Démarche d investigation

Athénée royal Jules Delot, Ciney Energie Thermique

AIDE-MÉMOIRE LA THERMOCHIMIE TABLE DES MATIERES

Exemples d utilisation de G2D à l oral de Centrale

T-TOUCH II Mode d emploi

Activités de mesures sur la masse à l aide d unités de mesure conventionnelles. L unité de mesure la plus appropriée

Demande d attestation de capacité sur Guide de prise en main

eedd LA PLANETE N EST PAS UNE POUBELLE 1/7

β-galactosidase A.2.1) à 37 C, en tampon phosphate de sodium 0,1 mol/l ph 7 plus 2-mercaptoéthanol 1 mmol/l et MgCl 2 1 mmol/l (tampon P)

L inégale répartition de l énergie solaire est à l origine des courants atmosphériques

EXERCİCE N 1 : «Synthèse de l éthanamide» (7 pts)

TPG 12 - Spectrophotométrie

Les puissances La notion de puissance La puissance c est l énergie pendant une seconde CHAPITRE

TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE

Première partie. Modélisation des problèmes en programmes linéaires notés PL

Chapitre 6 ÉNERGIE PUISSANCE - RENDEMENT. W = F * d. Sommaire

4.14 Influence de la température sur les résistances

TRAVAUX PRATIQUESDE BIOCHIMIE L1

Il se peut que le produit livré diffère de l illustration.

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

la comparaison des ampoules

Compte rendu de LA37 B, TP numéro 1. Evolution de la température et du degrée d'hydratation

Typ REA 120 Lit REA 200 Lit REA 300 Lit Capacité 120 l 200 l 300 l Dimensions Cuve (HxBxT)

Rappels sur les couples oxydantsréducteurs

TP 3 diffusion à travers une membrane

Ressources pour l école élémentaire

Les solutions. Chapitre 2 - Modèle. 1 Définitions sur les solutions. 2 Concentration massique d une solution. 3 Dilution d une solution

AGREGATION DE BIOCHIMIE GENIE BIOLOGIQUE

RELEVÉ DES RÉVISIONS

pka D UN INDICATEUR COLORE

La fonte des glaces fait-elle monter le niveau de la mer?

Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique

Chapitre 1: Facteurs d'échelle

U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

La température du filament mesurée et mémorisée par ce thermomètre Infra-Rouge(IR) est de 285 C. EST-CE POSSIBLE?

Eau chaude Eau glacée

(VM(t i ),Q(t i+j ),VM(t i+j ))

GLOSSAIRE AIDE MEMOIRE DU CHAUFFAGE

Mario Geiger octobre 08 ÉVAPORATION SOUS VIDE

Unités: m 3. 1,3 kg m 3 * V = πr 2 h.

Thermomètre portable Type CTH6500

Chauffer l eau avec le soleil Est-ce possible? Première étape :

Nombres, mesures et incertitudes en sciences physiques et chimiques. Groupe des Sciences physiques et chimiques de l IGEN

CHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE

Les moments de force. Ci-contre, un schéma du submersible MIR où l on voit les bras articulés pour la récolte d échantillons [ 1 ]

Suivi d une réaction lente par chromatographie

L énergie de l air extérieur pour une eau chaude sanitaire naturellement moins chère

CORRECTION TP Multimètres - Mesures de résistances - I. Mesure directe de résistors avec ohmmètre - comparaison de deux instruments de mesure

Mesure des caractéristiques des combustibles bois

Chapitre 11 Bilans thermiques

TECHNIQUES DE BASE EN CHIMIE ORGANIQUE

Partie Agir : Défis du XXI ème siècle CHAP 20-ACT EXP Convertisseur Analogique Numérique (CAN)

GENERALITES SUR LA MESURE DE TEMPERATURE

TP Détection d intrusion Sommaire

1 Thermodynamique: première loi

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET A.1

Chapitre 7 Les solutions colorées

LA MAIN A LA PATE L électricité Cycle 3 L électricité.

Fiche commerciale. Pompes à chaleur. Arcoa duo Arcoa bi-bloc MT pompes a chaleur bi-bloc INNOVATION bi-bloc MT

Des ondes ultrasonores pour explorer le corps humain : l échographie

Sommaire des documents de la base documentaire v /11/2013

FICHE 1 Fiche à destination des enseignants

Exemple de cahier de laboratoire : cas du sujet 2014

Observer TP Ondes CELERITE DES ONDES SONORES

SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures. L usage d une calculatrice est interdit pour cette épreuve. CHIMIE

Notions physiques Niveau 2

Savoir écouter, assimiler : s approprier

TP : Suivi d'une réaction par spectrophotométrie

Soltherm Personnes morales

Contenu pédagogique des unités d enseignement Semestre 1(1 ère année) Domaine : Sciences et techniques et Sciences de la matière

Prescriptions Techniques

P17- REACTIONS NUCLEAIRES

La relève de chaudière, une solution intermédiaire économique et fiable.

Cafetière. Mode d Emploi. 1Notice cafetière v1.0

Utilisation des 7 cartes d intensité jointes en annexe du règlement. A- Protection d une construction vis-à-vis des effets toxiques :

Etudier l influence de différents paramètres sur un phénomène physique Communiquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté

L ÉNERGIE C EST QUOI?

Transcription:

TP calorimétrie Objectifs : Mesures de chaleurs et de capacités calorifiques. 1 Théorie 1.1 Généralités La calorimétrie repose sur un principe fondamental : principe de l égalité des échanges thermiques (ce qui est perdu par un milieu est gagné par un autre milieu) : c est le premier principe de la thermodynamique. En calorimétrie, les transformations se font à pression constante (elles sont isobares). On considère les capacités calorifiques molaires ( c pm ) constantes c est à dire indépendantes de la température et de la pression. On étudie des systèmes liquides et solides : on les considère incompressibles donc leur volume est constant. La conséquence est que tout échange d énergie thermique s écrit : avec Q p = n c pm ΔT (1) n le nombre de moles en mole (mol) ; c pm la capacité calorifique molaire à pression constante en Joule par Kelvin par mole (J. K 1. mo l 1 ) ; ΔT = T f T i la différence de température du sous-système en degré Kelvin (K). ( K g 1 Les quantités de chaleur sont exprimées en Joule (J) ou en calorie (cal). On sait que 1 cal = 4, 18 J. Un système est adiabatique s il n y a pas d échange d énergie thermique (de chaleur) entre lui et le milieu extérieur. Il existe d autres capacités calorifiques : La capacité calorifique massique c p exprimée en Joule par Kelvin par kilogramme ( J.. k ) La capacité calorifique (tout court) : C p = m c p = n c pm en Joule par Kelvin ( J. K 1 ). Mais par la suite on omettra les indices et on parlera de capacité calorifique noté c (capacité massique, la seule utilisée). 1.2 Capacité calorifique d un calorimètre L instrument utilisé pour mesurer échanges de chaleur et capacités calorifiques est un calorimètre. Les mesures calorimétriques étant basées sur des échanges thermiques entre sous-systèmes dans le calorimètre, il faut prendre aussi en compte les échanges thermiques entre ce que contient le calorimètre et le calorimètre :

c est le rôle de μ que l on appelle la valeur en eau du calorimètre. On considère qu en ce qui concerne les échanges thermiques, le calorimètre et ses accessoires sont équivalents à une masse d eau, μ. Ainsi on peut écrire la capacité calorifique du calorimètre comme :

= μ ce (3) avec c e la capacité calorifique massique de l'eau liquide, soit 4180 J. K 1. kg 1 ; μ la masse équivalente en eau du calorimètre en kilogramme (kg). 1 Donc s exprime en Joule par Kelvin (J. K ). Par contre, on ne prendra pas en compte les échanges entre le calorimètre et le milieu extérieur, le système calorimètre + accessoires est donc isolé. 2 Dispositif expérimental 2.1 Le calorimètre adiabatique Le calorimètre est comme une "bouteille thermos", ceci afin de diminuer les pertes thermiques : l instrument devient alors presque un calorimètre adiabatique. 2.2 Détails techniques Le chauffage de l eau peut se faire grâce à une bouilloire ou une plaque électrique. La température est relevée à l aide d un thermomètre à thermocouple avec lecture digitale sur un boîtier : utiliser la précision 0, 1 C. Figure 1 - Calorimètre adiabatique Attention aux instruments couteux et fragiles. Bien agiter les mélanges et bien fermer le calorimètre pour de meilleurs résultats. 3 Manipulation 3.1 Détermination de la capacité calorifique du calorimètre 1. Dans le calorimètre, introduire m grammes (pas plus de 100 g environ) d eau à la température ambiante. 2. Noter la température d équilibre T i. 3. Ajouter m grammes (pas moins de 200 g environ) d eau tiède à la température T 0 (25 C < T 0 < 40 C ). Noter T 0. Homogénéiser le mélange en l agitant. 4. Noter la nouvelle température T f (elle correspond à la température minimale atteinte dans le calorimètre). 5. Déterminer μ sachant que : La quantité de chaleur Q 1 apportée par l eau chaude est Q 1 = m c e (T f T 0 ) ; La quantité de chaleur Q 2 reçue par le calorimètre et l eau de masse m est : Q 2 = (m + μ) c e (T f T i ) ; (4)

Et le système isolé permet d écrire : Q 1 + Q 2 = 0. 6. La détermination de μ est importante pour la suite donc il en faut une valeur assez sure. Refaire une mesure de μ (étapes 1, 2, 3, 4 et 5) puis faire la moyenne des 2 résultats pour la suite du TP. Si nécessaire, éliminer un des deux résultats. Faire vérifier la valeur de μ auprès de l enseignant.

3.2 Détermination de la chaleur massique d un métal 1. Déterminer la masse M du morceau de métal. Le porter à la température T 0 = 100 C en le mettant dans l eau bouillante de la casserole (attendre suffisamment longtemps). Il ne faut pas que ce morceau de métal touche le fond de la casserole (car elle n est pas à 100 C ). 2. Mettre une masse m d eau dans le calorimètre. Noter la température T i de l eau. 3. Immerger le morceau de métal dans l eau du calorimètre. Homogénéiser en agitant. < 4. Relever T f à l équilibre thermique. 5. Déterminer la chaleur massique du métal c sachant que : La quantité de chaleur Q 1 apportée par le métal est Q 1 = M c ( T f T 0 ) ; La quantité de chaleur Q 2 reçue par le calorimètre et l eau est : Q 2 = (m + μ) c e ( T f T i ) ; Et le système isolé permet d écrire : Q 1 + Q 2 = 0. 3.3 Détermination de la chaleur latente de fusion de la glace 1. Mettre une masse m d eau chaude dans le calorimètre. Noter T i. Choisir T i d autant plus grande que la masse de glace sera grande. 2. Prélever de la glace (masse M à peser précisément) à la température T 0 = 0 C. Important : il ne faut pas que la glace ait commencé à fondre avant son utilisation. Plonger cette glace dans le calorimètre. Homogénéiser en agitant. 3. Relever la température T f à l équilibre thermique : la glace doit être entièrement fondue et la température ne doit plus varier beaucoup. 4. Déterminer la chaleur latente de fusion de la glace L F sachant que : La chaleur perdue par l eau et le calorimètre est Q 1 = (m + μ) ( T f T i ) c e ; La quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre la glace et l élever à la température T f est Q 2 = M[ L F + c e ( T f T 0 )] ; On a toujours: Q 1 + Q 2 = 0. 5. Refaire une mesure de L F (paragraphes 1, 2, 3 et 4) avec d autres masses et températures. Conclure. 3.4 Détermination de la chaleur massique de l éthanol 1. Prendre environ 100 cm 3 d eau et les refroidir grâce à environ 50 g de glace jusqu à T i 5 C. On a donc m 150 g d eau (à mesurer précisément). Mettre cette eau dans le calorimètre. Noter la température T i de l eau. 2. Mesurer et noter la température de l éthanol dans sa bouteille : T 0. Verser de l éthanol (masse m 0 50 g d éthanol à mesurer précisément) dans le calorimètre. Homogénéiser en agitant. 3. Relever T f à l équilibre thermique. 4. Déterminer la chaleur massique de l éthanol c 0 sachant que :

c g 1 K 1 La quantité de chaleur apportée par l éthanol est Q 1 = m 0 c 0 ( T f T 0 ) ; La quantité de chaleur Q 2 reçue par le calorimètre et l eau est: Q 2 = (m + μ) c e ( T f T i ). On a toujours Q 1 + Q 2 = 0. 5. En réalité, 2500 J. k..\,d où vient l erreur? Ce n est pas une 0 incertitude mais une vraie erreur.comment mesurer c 0 autrement, afin d éviter cette erreur? Décrire le protocole entièrement. 6. Facultatif : le réaliser