Noms : Prénoms : Classe : Sujet à rendre obligatoirement avec le compte- rendu de TP Activité expérimentale n 3 : Chauffage d une habitation à la bougie. Barème S approprier /4 /2 Valider /5 Analyser /2 Réaliser /7 Total : /20 Questions Capacités attendues Compétence visée Points attribués 1.1 Exprimer une problématique. S approprier /0,5 1.2 En déduire une question scientifique S approprier /0,5 1.3 Extraire des informations S approprier /1 1.4 Extraire des informations S approprier /1 1.5 Exploiter des informations. Analyser /1 2.1.1 Proposer une stratégie de résolution de Analyser /1 problème 2.1.2 Faire un schéma adapté Réaliser /1 2.1.3 Utiliser le matériel de manière adaptée. Réaliser /1 2.1.4 Utiliser le matériel de manière adaptée. Réaliser /1 2.1.5 Utiliser le matériel de manière adaptée. Réaliser /1 2.1.6 Utiliser le matériel de manière adaptée. Réaliser /1 2.1.7 Utiliser le matériel de manière adaptée. Réaliser /1 2.1.8 Mettre en œuvre un protocole Réaliser /1 2.1.9 Noter des observations. S approprier /1 2.2.1 Interpréter des résultats Valider /1 2.2.2 Interpréter des résultats Valider /1 2.2.3 Interpréter des résultats Valider /1 3.1 Interpréter des résultats Valider /1 3.2 Interpréter des résultats Valider /1 3.3 Rédiger un synthèse /1 Devoir global Rendre compte à l écrit en utilisant un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux, et présenter son travail sous une forme appropriée. Travailler en équipe, partager des tâches, s engager dans un dialogue constructif, accepter la contradiction tout en défendant son point de vue, faire preuve de diplomatie, négocier et rechercher un consensus. /0,5 /0,5 Remarques
Introduction : Document 1 : Maison passive. Une maison passive consomme 90% d énergie de chauffage en moins qu une construction existante. Quels que soient son mode de construction et sa situation géographique, une maison passive, avec tout le confort actuel, n a pas besoin de plus de 15 kwh par m2 et par an en chauffage. Source : http://www.lamaisonpassive.fr/ Document 2 : Bougie type chauffe- plat. Le principal composant de ce type de bougie est l'acide stéarique. Sa formule brute est CH 3 (CH 2 ) 16 CO 2 H. L'acide stéarique est un acide gras obtenu à Document 3 : Relations thermochimiques. (A SAVOIR) Variation d'énergie d'un corps pur lors de son changement de température :
Variation d'énergie d'un corps pur lors de son changement d'état : L enthalpie de changement d état massique exprimée en J.Kg - 1, notée L, est la quantité d énergie nécessaire à l unité de masse (Kg) d un corps pur pour qu il change d état, sous une pression constante. L enthalpie de fusion est l énergie absorbée par transfert d énergie thermique par un corps pur lorsqu il passe de l état solide à liquide à température et pressions constantes. L enthalpie de vaporisation est l énergie absorbée par transfert d énergie thermique par un corps pur lorsqu il passe de l état liquide à gazeux à température et pressions constantes. L enthalpie de sublimation est l énergie absorbée par transfert d énergie thermique par un corps pur lorsqu il passe de l état solide à gazeux à température et pressions constantes. E = m. L Document 4 : Combustion de l acide stéarique. Document 5 : Données thermochimiques. Enthalpie de sublimation massique de l'acide stéarique : Lsublimation = 433 J.g - 1. Capacité thermique massique de l'eau : ceau = 4,18 J.g - 1.K - 1. Capacité thermique massique de l'aluminium : caluminium = 0,90 J.g - 1.K - 1.
Document 6 : Matériel disponible. 1 potence avec des pinces 1 canette en aluminium 1 bougie type chauffe plat + allumettes 1 balance 1 morceau de carton recouvert d'aluminium 1 pissette d'eau froide 1 thermomètre 1 éprouvette graduée 1 Etude préliminaire. L'énergie libérée par la combustion d'une bougie chauffe plat est utilisée pour chauffer, de la température θi à la température θf, une canette en aluminium, de masse mc, contenant une masse m d'eau. 1.1. Rédiger la problématique de l introduction (contextualisée). 1.2. Rédiger la question scientifique qui en découle (décontextualisée). 1.3. Ecrire la relation mathématique permettant de calculer l'énergie thermique E1 absorbée par cette cannette contenant de l'eau. Réaliser le bilan énergétique d un transformateur en distinguant le primaire et le secondaire. L'énergie libérée par la combustion de cette bougie chauffe plat permet également de faire fondre, puis de vaporiser, la masse mb d'acide stéarique de la bougie qui a brûlé. 1.4. Ecrire la relation mathématique permettant de calculer l'énergie E2 absorbée par l'acide stéarique lors de ce changement d'état. On note E3 l'énergie libérée au cours de la combustion de l'acide stéarique. 1.5. En admettant que l'ensemble (bougie + cannette) est thermiquement isolé, quelle relation mathématique existe- t- il entre ces trois énergies E1, E2 et E3?
2 Détermination de l énergie libérée par une bougie. 2.1. Manipulations. 2.1.1. A l aide du matériel disponible, élaborer et noter avec des phrases explicatives, un protocole expérimental permettant de déterminer l énergie libérée lors de la combustion d une bougie chauffe plat. Appel du professeur Penser à isoler thermiquement au maximum le système à l aide du morceau de carton recouvert de papier aluminium. 2.1.2. Faire le schéma des étapes de manipulation 2.1.3. Déterminer précisément la masse m b de la bougie et la masse m c de la cannette. 2.1.4. Introduire dans la canette approximativement 150mL d eau froide à environ 6 C, puis déterminer précisément la masse d eau introduite. 2.1.5. Relever la température θi et allumer la bougie. 2.1.6. Agiter régulièrement l eau et continuer à chauffer jusqu à ce que la température atteigne environ 35 C. 2.1.7. Eteindre la bougie, continuer à agiter l eau en repérant sa température, et relever sa valeur maximale θf. 2.1.8. Déterminer à nouveau la masse m b de la bougie. 2.1.9. Noter vos observations. 2.2. Exploitation des résultats. 2.2.1. Déterminer la masse mbb d acide stéarique ayant brulé. 2.2.2. Déterminer l énergie E 3 libérée par la combustion réalisée. 2.2.3. En déduire l énergie libérée par gramme d acide stéarique lors de la combustion. 3. Conclusion. 3.1. Déterminer l énergie libérée en moyenne par une bougie chauffe plat. 3.2. Combien de bougie chauffe plat faudrait-il bruler par jour pour chauffer une maison passive de 130m 2? 3.3. Conclure en répondant à la problématique initiale.