CALORIMETRIE 2017-2018

Calorimetrie 2017 2018 (1.17 Mo)PDF à télécharger

IA Pikine Guédiawaye / Lycée de Thiaroye                          Année scolaire 2017/2018

Cellule pédagogique de Sciences Physiques                Niveau : 1S ; Lycée MBCM

CALORIMETRIE

Exercice 1 :

Calculer .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... pour élever la température de l’air d’une chambre de 0°C à 1°C.

On donne : masse volumique de l’air r = 1,30 g/L. Dimensions .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... 5mx4mx2,5m. Capacité thermique massique de l’air C_air = 820 J/kg.K.

Exercice 2 :

1. Un calorimètre contient 95g d’eau à 20°C. On ajoute 71g d’eau à 50°C. Quelle serait la température d’équilibre si l’on pouvait .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......?

2. La température observée est de 31,3°C. Calculer la capacité calorifique du vase et de ses accessoires.

   1. Dans ce calorimètre contenant 100g d’eau à 15°C, .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......échantillon métallique de masse 25g sortant d’une étuve à 95°C. La température d’équilibre est de 16,7°C. Calculer la chaleur massique du métal.

Exercice 3 :

Un vase calorimétrique contient 350g d’eau à 16°C. La capacité calorifique du vase et de ses accessoires est m = 80 J.K^-1.

1. On plonge dans l’eau de ce calorimètre, un morceau de glace de masse 50g prélevé dans un congélateur à la température de

   –18°C. Quelle est la température d’équilibre .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......?

1. On ajoute dans le calorimètre un nouveau morceau de glace de masse 50g, toujours prélevé dans un congélateur à la température de –18°C......Télécharger le document complet en PDF ci dessus....... Quelle est la masse de glace restant et la température d’équilibre ?
   Exercice 4

2. Un calorimètre contient 100g d’eau à 18°C. On y verse 80g d’eau à 60°C. Quelle serait la température d’équilibre .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......si la capacité thermique du calorimètre et de ses accessoires était négligeable ?

3. La température d’équilibre est en faite 35,9°C......Télécharger le document complet en PDF ci dessus......capacité thermique du calorimètre et de ses accessoires.

· Capacité thermique.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... :  C_eau = 4,18.10³ J.Kg^-1.K^-1.

1. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......calorimètre qui contient 100g d’eau à 18°C. On y plonge un morceau de cuivre de masse 20g initialement placé dans de l’eau en ébullition. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......s’établit à 19,4°C. Calculer la capacité thermique massique du cuivre.

2. On considère encore le même calorimètre contenant 100g d’eau à 18°C. On y plonge maintenant un morceau d’aluminium de masse 30,2g et de capacité thermique massique 920 J.Kg^-1.K^-1 à .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......Déterminer la température d’équilibre.

3. L’état initial restant le même : le calorimètre contenant 100g d’eau à 18°C ; on y introduit maintenant un glaçon de masse 25g à 0°C. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......

· Chaleur latente .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... L_f = 3,34.10³ J.Kg^-1.

1. L’état initial est encore le même : le calorimètre contenant 100g d’eau à 18°C ;on y introduit un glaçon de masse 25g provenant d’un congélateur à la température de –18°C. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... d’équilibre ?

· Capacité thermique massique de la glace :  C_g = 2,10.10³ J.^Kg-1.K^-1.

Exercice 5 :

Dans un calorimètre de capacité thermique C_cal = 140 J.°C^-1, on verse.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... une masse m₁ = 200g d’eau. On relève la t.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......

q₁ = 20°C. On introduit alors une masse m₂ = 60g de glace prise à q₀ = 0°C.

Quelle est la .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... ? Conclure. On donne : L_f = 335 KJ.Kg^-1 ;  C_eau = 4,18 KJ.Kg^-1.K^-1

Exercice 6 :

Dans un calorimètre de capacité calorifique µ = 56 J.K-1, on verse 100g d’eau. La température d’équilibre est 25 °C. On introduit alors 50g de glace à –10°C. On laisse.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... thermique.

1. Dans quels domaines, à priori, la température finale peut-elle se situer ? Montrer que celle-ci ne peut-être inférieure ou égale à 0°C.

2. On suppose que toute la glace fond et que la température .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... est supérieure à 0°C. Ecrire la relation qui permet de calculer cette température finale.

Données : L_f = 333 KJ.kg^-1 ; .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... ; c_eau = 4180 J.kg^-1.K^-1

Calculer la température finale ; ce résultat est-il en accord avec l’hypothèse faite.

1. On suppose qu’il reste de la glace en équilibre avec .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... température finale est donc de 0°C. Calculer la masse de glace fondue.

Exercice 7 :

On veut refroidir un verre de jus de fruit pris à 30°C. La capacité calorifique du verre et jus est de 550J.K^-1. On introduit une certaine masse m de glace à 0°C. On veut que la température .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......de 10°C.

1. On admet qu’il n’y a échange de chaleur qu’entre la glace et le verre de jus de fruit. Calculer la masse de glace nécessaire.

2. En réalité, la masse de glace.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......supérieure où inférieure à la valeur trouvée ? Pourquoi ?

Exercice 8 :

Dans un calorimètre de valeur en eau 400g,.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......200g d’eau à 20°C, on introduit 100g de glace à 0°C. La glace va-t-elle fondre entièrement ? Justifier. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... obtenue ? On donne L_f = 335 KJ.kg^-1.

Exercice 9 :

Dans un calorimètre de capacité thermique C_cal = 140 J.°C^-1, on verse une masse m₁ = 200g d’eau. On relève la température

q₁ = 20°C. .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... = 60g de glace prise à q₀ = 0°C......Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... d’équilibre ? Conclure.

Données :  L_f = 335 KJ.Kg^-1 ;  C_eau = 4,18 KJ.Kg^-1.K^-1.

Exercice 10 :

On donne les chaleur de réactions chimiques suivantes dans des conditions de.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... température et de pression déterminées :

C₂H₄       +   3 O₂    .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... 2 CO₂   +  2H₂O(liquide)    ;      Q₁ = -1388 KJ

C₂H₆       +   7/2 O₂  .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... 2 CO₂   +  3 H₂O(liquide)    ;     Q₂ = - 1540 KJ     

     H₂      +   ½ O₂   .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... H₂O(gaz )                           ;      Q₃ = - 243 KJ

Sachant que dans ces conditions,.....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......vapeur d’eau libère 41 KJ.mol^-1, déterminer la chaleur de réaction d’hydrogénation de l’éthylène en éthane.

Exercice 11 :

On considère la combustion du méthane :    CH₄   +   O₂ .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......  CO₂   +   H₂O

1. Equilibrer cette équation.

2. Les réactions suivantes sont exothermiques :

C    +   H₂  .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... CH₄    ; Q₁

C    +   O₂ .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... CO₂    ; Q₂

H₂  +  ½ O₂ .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......H₂O  ; Q₃

Dans les conditions standard de température et de pression (0°C, 1bar), les chaleur de réactions sont :

Q₁ = 75 KJ ;    Q₂ = 393 KJ ;   .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus......

Calculer dans les mêmes conditions, la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’un mètre cube de méthane ( on assimilera le méthane à un gaz parfait), les gaz .....Télécharger le document complet en PDF ci dessus...... température initiale.