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Déterminer la capacité calorifique grâce à un calorimètre

Difficulté
15-20 MIN
1 / 3

Soit un calorimètre contenant une masse de 250 g d'eau à 24,0°C. On plonge un bloc de fer de 100 g et de température de 200°C dans l'eau. On suit la température du système {eau + fer} pour déterminer la température finale \(\displaystyle{T_f}\).
On négligera l'implication du calorimètre dans les échanges thermiques en supposant le contenu parfaitement isolé de l'extérieur.

Données :

  • Capacité thermique de l'eau : 4186 J.kg−1.K−1
  • Capacité thermique du fer : 444 J.kg−1.K−1
1

Le calorimètre est un système isolé. Justifier son utilisation.

2

Les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\) et \(\displaystyle{T_{basse}}\) du fer correspondent, respectivement, aux températures maximale et minimale qu'il peut avoir dans le cadre de l'expérience.

Quelles sont les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\)et \(\displaystyle{T_{basse}}\)du fer ?

a

Les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\) et \(\displaystyle{T_{basse}}\) du fer correspondent, respectivement, aux températures maximale et minimale qu'il peut avoir dans le cadre de l'expérience.

Quelles sont les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\)et \(\displaystyle{T_{basse}}\)du fer ?

b

Exprimer, en fonction de \(\displaystyle{T_f}\), l'énergie \(\displaystyle{Q_1}\) cédée par le bloc de fer.

3

Quelles sont les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\)et \(\displaystyle{T_{basse}}\)de l'eau ?

a

Quelles sont les températures \(\displaystyle{T_{haute}}\)et \(\displaystyle{T_{basse}}\)de l'eau ?

b

Exprimer en fonction de \(\displaystyle{T_f}\) l'énergie \(\displaystyle{Q_2}\) reçue par l'eau.

4

Que peut-on dire de \(\displaystyle{Q_1}\)et \(\displaystyle{Q_2}\) ?

5

Déterminer \(\displaystyle{T_f}\).

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