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Appliquer la conservation de l'énergie à l'expérience de Joule

Difficulté
15-20 MIN

Joule (1818 − 1889) a réalisé une expérience pour montrer la conservation de l'énergie.

Deux poids, reliés à deux poulies, font tourner un système de pales à l'intérieur d'un calorimètre. Sous l'effet du mouvement des pales, la température de la masse d'eau augmente (collision des molécules).

L'eau à l'intérieur du calorimètre est initialement à la température de 15°C. Chacune des masses pèse 5,0 kg. Lorsque ces masses descendent d'une hauteur h, la température de l'eau augmente de 1°C.

-
1

Quelle forme d'énergie possèdent les masses avant leur chute ?

2

Quelle conversion d'énergie a lieu dans le calorimètre ?

3

Si on néglige les frottements, appliquer le principe de la conservation de l'énergie et en déduire la relation entre le sous-système {eau + calorimètre} et les masses.

4

L'énergie reçue par le système {eau+masse} est de 220 J. Calculer la hauteur h de chute des masses.

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