Résolution de problèmes de calorimétrie
Voici une aide pour résoudre les problèmes de calorimétrie et changements d'état. Libre à vous de suivre ces indications, de les adapter, de les simplifier (avec un peu d'habitude, vous ferez plusieurs de ces étapes mentalement).
1. Sans changements d'état
La méthode se base sur la conservation de l'énergie : l'énergie donnée par un corps/substance est prise par l'/les autres:
avec Q = c . m . (tf - ti), positif pour une énergie reçue, négatif pour une énergie donnée.
Pour appliquer cette conservation, on dresse un tableau avec une ligne par corps/substance mis en contact, y compris le calorimètre.
Pour le calorimètre, on notera sa capacité thermique à cheval sur les colonnes de c et de m.
La température finale est la même pour tous les corps/substances.
Exemple de tableau
| c (cal/g.deg) |
m (g) |
ti (deg) |
tf (deg) |
tf - ti (deg) |
Q (cal) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| calorimètre | ||||||
| corps1 | ||||||
| corps2 |
La somme des Q (dernière colonne) = 0 fournit une équation qui permet de calculer l'inconnue.
2. Avec changements d'état
Lorsqu'un des corps/substances change d'état, il y a 3 échanges d'énergie, représentés par 3 lignes dans le tableau :
- une pour l'échange d'énergie lié au changement de température jusqu'à la température de changement d'état,
- une pour l'échange d'énergie lié au changement d'état,
- et la troisième pour l'échange d'énergie lié au changement de température de la substance dans son nouvel état.
Pour le changement d'état, Q = L . m
ATTENTION : il faut rajouter le signe à la main : positif pour une énergie reçue, négatif pour une énergie donnée.
Pour le tableau, on rajoute une colonne pour L.
Exemple de tableau
| L (cal/g) |
c (cal/g.deg) |
m (g) |
ti (deg) |
tf (deg) |
tf - ti (deg) |
Q (cal) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| calorimètre | / | ||||||
| corps1 | / | ||||||
| corps2 état A, changement de température ti → température du changement d'état tAB |
/ | tAB | |||||
| corps2 changement d'état A → B |
/ | / | / | / | |||
| corps2 état B, changement de température tAB → tf |
/ | tAB |
La somme des Q (dernière colonne) = 0 fournit une équation qui permet de calculer l'inconnue.