corrigé exercices énergie thermique

Owner

Description

Corrigé des exercices « numériques » sur l’énergie thermique 2. On envisage la transformation d’énergie mécanique de l’eau (Ep en haut de la chute) en énergie thermique lorsqu’une masse d’eau « s’écrase » en bas. Ep = Q. En égalisant les formules de Ep et de Q, on parvient à isoler ∆ qui vaut 0,0937 °C. 3.

Informations

• Publié par: emmanuel.bribosia
• Publié le: 15 juin 2014
• Nombre de lectures: 403
• Langue: Français

Extrait

Corrigé des exercices « numériques » sur l’énergie thermique 2. On envisage la transformation d’énergie mécanique de l’eau (Ep en haut de la chute) en énergie thermique lorsqu’une masse d’eau « s’écrase » en bas. Ep = Q.En égalisant les formules de Ep et de Q, on parvient à isoler∆qqui vaut 0,0937 °C. 3. En retournant chaque fois le tube, il y a conversion de l’énergie mécanique des granules plomb (Ep au départ) en énergie thermique lorsqu’ils tombent en bas du tube. Attention, on retourne 20 fois le tube ! Il faut égaliser Ep et Q puis isoler c(Pb) qui vaut alors 183,12 J/kg.°C. Pour la question de réflexion, à vous de réfléchir …. 4. Encore une fois, en envisage une égalité entre l’énergie mécanique de l’eau avant sa chute (Ep dans le cas présent) et l’énergie thermique libérée lors de l’écrasement de la masse d’eau en bas de la chute. Ep = Q.Cette expérience sous-entend que c (eau) vaudrait 3580,65 J/kg.°C.On sait maintenant que c (eau) vaut 4186 J/kg.°C. Finalement, même si les chaleurs massiques de l’eau ne sont pas les mêmes, on peut féliciter ce scientifique de l’époque car les valeurs ne sont pas si éloignées que ça … et il ne s’est pas basé en réalité sur la relation fondamentale de la calorimétrie car on ne la connaissait pas encore ! 5. Très facile. On a la masse d’eau (on sait que 1L d’eau pure = 1kg !) et toutes les autres données pour trouver Q qui vaut 10 465 kJ. 6. On dit dans l’énoncé qu’une énergie de2000 MJ doit être absorbée par 100 tonnes d’eau (car un mètre cube correspond à une tonne évidemment !). Il suffit d’isoler∆qet on trouve 4,78 °C. 7. Encore un exercice où il y a conversion d’énergie mécanique (ici, l’énergie cinétique de la voiture) en énergie thermique Q. Ec de la voiture (on peut la calculer car on a toutes les données) = Q au niveau des freins (il ne manque que∆q pour la calculer). Il suffit donc d’isoler∆qqui vaut 40,18 °C. Attention, pour Ec voiture il faut prendre la masse de la voiture, et pour Q freins, il faut prendre la masse des freins ! 14. Il faut se rendre compte que l’eau à basse température va absorber Q qui va être cédée par l’eau à plus haute température. On imagine l’eau chaude et l’eau froide comme deux corps différents qui entrent en contact (avec même c évidemment). La quantité de joules absorbée correspond à la quantité de joules cédée bien entendu. Q absorbée = Q cédée. Attention, il faut être attentif à∆q! Pour l’eau qui se réchauffe, elle vaut (x-16) et pour l’eau qui se refroidit, elle vaut (60 - x) avec x = température finale que je cherche (car il faut que la variation de température soit positive !Attention !!!!). On trouve x = 35,56 °C. 15. Dans ce problème, il y a échange d’énergie thermique entre le thé et la tasse. L’énergie cédée par le thé = l’énergie absorbée par la tasse. Il faut donc égaliser la perte de Q par le thé et le gain de Q par la tasse. Quelques minutes après leur mise en contact, les deux corps sont bien évidemment à la même température, température dite « finale » que nous ne connaissons pas ! Il faut donc faire apparaître cette température finale inconnue dans la∆qsous forme d’une inconnue, soit x qui est égale à la température finale de la tasse et du thé). On a donc c(tasse) . m(tasse) . (x - 20) = c(thé) . m(thé) . (100 - x).Attention, il faut prendre une différence de température POSITIVE et il convient donc de soustraire les températures finales et initiales de chaque corps dans le bon ordre ! Il faut réfléchir ! De plus, il faut bien se souvenir qu’un litre d’eau possède une masse d’1 kg et donc 1 cL possède une masse 100 fois plus petite … Ensuite, on applique la distributivité de chaque côté de l’égalité. Puis on rassemble d’un côté du = les expressions contenant « x » et de l’autre côté celles ne contenant pas « x ». On met ensuite x en évidence. Finalement, on isole x et on trouve x = 67,3 °C.