TP : Déterminer la capacité thermique

On cherche à déterminer la capacité thermique massique de l'eau puis se servir de cette dernière afin de déterminer la capacité thermique massique de n'importe que solide.

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Calorimètre

Un calorimètre est une enceinte fermée isolée du milieu extérieur.

Ainsi les corps placés dans le calorimètre peuvent échanger de l'énergie entre eux, mais pas avec l'extérieur. Par conséquent, la somme des énergies échangées dans une enceinte isolée est nulle.

Dans les calorimètres du lycée c'est une couche d'air qui servira d'isolant thermique entre le réacteur et l'extérieur.

calorimètre
Capacités thermiques massiques

La capacité thermique massique d'un corps est l'énergie qu'il faut fournir à 1 kg de ce corps pour lui faire gagner 1 K (ou 1 °C). On donne ci-dessous des valeurs théoriques pour certains matériaux.

capacités thermiques massiques de certains corps

Capacité thermique massique de l'eau

Protocole expérimental

Proposer un protocole permettant de déterminer la capacité thermique massique de l'eau sachant que vous disposez d'une résistance électrique chauffante et d'un calorimètre.

icone idee

Il est possible de déterminer la puissance électrique fournie par la résistance à l'eau en mesurant la tension et l'intensité à ses bornes et ainsi déterminer l'énergie électrique fournie à l'eau.

AIDE : proposition de protocole

  • Placer dans le calorimètre une volume connu d'eau permettant d'immerger complètement une résistance chauffante.
  • Noter la température de l'eau lorsqu'elle se stabilise.
  • Simultanément lancer un chronomètre et alimenter la résistance avec le générateur continu 6V.
  • Poursuivre le chauffage pendant 10-15 minutes ou lorsque la température de l'eau a augmenté d'une vingtaine de degré.
montage expérimental d'étude d'une thermistance

Détermination de la capacité thermique massique de l'eau

Questions

  1. Schématiser le bilan énergétique de l'eau contenue dans le calorimètre.
  2. Calculer l'énergie reçue par l'eau.
  3. Exprimer l'énergie reçue par l'eau en fonction de sa capacité thermique massique, de sa masse et de l'élévation de température.
  4. En déduire la valeur de la capacité thermique massique de l'eau.

CORRECTION

texte

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Capacité thermique massique d'un corps

Protocole expérimental

Proposer un protocole permettant de déterminer la capacité thermique massique d'un corps plongé dans un bain marie.

icone idee

Connaissant la capacité thermique massique de l'eau on sait quelle énergie elle reçoit si on est capable de connaître sa masse et son élévation de température.

Détermination de la capacité thermique massique de l'eau

Questions

  1. Schématiser le bilan énergétique de l'eau contenue dans le calorimètre.
  2. Calculer l'énergie reçue par l'eau.
  3. Exprimer l'énergie cédée par le solide en fonction de sa capacité thermique massique, de sa masse et sa diminution de température.
  4. En déduire la valeur de la capacité thermique massique du corps.
  5. L'identifier

CORRECTION

texte

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