Exercices sur les transferts thermiques Exercices sur les transferts
Chaleur massique de l'eau : ce=4185 J.kg-1.K-1. Capacité thermique totale du calorimètre : C=209 J.K-1. Exercices sur les transferts thermiques. Exercice 3
Exercices Echanges thermiques Calorimétrie
Chaleur latente de vaporisation de l'eau : 226.103 kJ/kg. Exercice 1. 1. sachant que l'énergie potentielle de pesanteur a pour expression Ep=m.g.h
Chimie BI – réactions endothermiques et exothermiques – exercices
Chimie BI – calorimétrie – exercices. Attention aux chiffres significatifs. 1. On chauffe 1000 g d'éthanol de 25
La dépense énergétique
La mesure de la consommation d'oxygène (calorimétrie indirecte) les exercices physiques plus intenses qu'ils soient sportifs ou non.
EXERCICES sur ECHANGES THERMIQUES
Calculer la température finale du mélange. Exercice 5 : Dans un calorimètre de capacité calorifique Ccal = 125 J/K et contenant une masse m1 = 200 g d
Exercice 1 : Chaleur massique du plomb: On sort un bloc de plomb
On le plonge dans un calorimètre de capacité thermique C=209J.K-1 contenant une masse m2=350g d'eau. L'ensemble est à la température initiale q2=16°C. On
Gymnase de la Cité
Exercices - transmission de la chaleur __ 16 Corrigé de l'exercice 2 de température (CH ... Corrigé des exercices de calorimétrie (CH. 12 et 13) ...
érie dexercices N°5
Exercice 1 : On admet que dans un calorimètre seul le vase intérieur (masse m1 = 300g
DM 2 Thermodynamique transferts thermiques Exercice 1 : Étude d
Le calorimètre est entièrement vidé de l'eau qu'il contient et on y introduit une masse m0 = 83 g d'éthanol de capacité thermique massique c0. À partir de t = 0
TP20-0085-Book — 17/07/2020 14:50 — page I
Exercices. 18. 2.1. Exercices généraux et calorimétrie. 18. 2.2. Autour du premier principe de la thermodynamique. 26. 2.3. Autour du deuxième principe de
CORRECTION DES EXERCICES DE CALORIMETRIE : exercices 1 et 2
CORRECTION DES EXERCICES DE CALORIMETRIE : exercices 1 et 2 EXERCICE 1 : Détermination de la capacité thermique d'un calorimètre: Un calorimètre contient une masse m 1 = 250g d'eau La température initiale de l'ensemble est 1 =18°C On ajoute une masse m 2 = 300g d'eau à la température 2 = 80°C 1
EXERCICES : TRANSFERTS THERMIQUES - F2School
CORRECTION DES EXERCICES DE CALORIMÉTRIE I Bain à 37°C Soit Q 1 la quantité de chaleur cédée par l'eau chaude : Q 1 = m 1 c e ( – 1) Soit Q 2 la quantité de chaleur captée par l'eau froide : Q 2 = m 2 c e ( – 2) Le système {eau} est isolé : Q 1 + Q 2 =0 soit m 1 c e ( – 1) + m 2 c e ( – 2) = 0 d’où m 1 ( – 1) + m 2 ( – 2
Thermodynamique, transferts thermiques
Exercice 1 : Étude d"un calorimètre
Un calorimètre est constitué d"une enceinte dans laquelle sont placés des accessoires comme un agitateur (A) et
une résistance électriqueRreliée à un circuit extérieur, permettant d"y faire circuler un courant électrique. On
désigne parCla capacité thermique totale de ces accessoires. L"agitateur permet d"homogénéiser la température
Θ(en°C) du contenu de l"enceinte.Toutes les phases condensées sont supposées idéales. On néglige la capacité thermique de l"air enfermé dans le
calorimètre devant celle de l"eau et des accessoires. On donne la capacité thermique massique de l"eau liquide,
supposée constante : c eau= 4,18×103J·kg·K-1Le calorimètre contient initialement une massem1= 95gd"eau liquide et le dispositif est en équilibre thermique
à la températureΘ1= 20°C. On suppose dans un premier temps que le calorimètre est parfait, c"est à dire
que ses parois sont adiabatiques. Aucun courant ne circule dans la résistance. Après avoir ajouté une masse
m2= 71gd"eau à la températureΘ2= 50°C, on constate que la température finale du dispositif se stabilise à
f= 31,3°C.Q.1À l"aide du premier principe, déterminerCen fonctionm1,m2,Θ1,Θ2,Θfetceau. En déduire la valeur
en eauμdu calorimètre, définie parC=μceau. Faire l"application numérique.Le calorimètre est entièrement vidé de l"eau qu"il contient et on y introduit une massem0= 83gd"éthanol de
capacité thermique massiquec0. À partir det= 0, on fait circuler un courant électrique d"intensitéI= 1,40A
constante dans la résistanceR= 5,0Ωdont la valeur est indépendante de la température.Q.2Faire un bilan énergétique pendant l"intervalle de tempsdtet en déduire l"équation différentielle vérifiée
parΘ(t).Q.3On constate que la température s"est élevée de9,2°Cau bout deτ= 120s. En déduire la capacité
thermique massiquec0de l"éthanol.En fait, le calorimètre n"est pas parfait et il faut tenir compte des "fuites thermiques". Entre les instantstet
t+dt, le contenu du calorimètre échange avec le milieu extérieur une chaleurδQpouvant s"écrire :
δQ=K(Θ(t)-Θa)dt1
Lycée Jean Bart Physique-Chimie MP2020-2021oùK= 0,48J·K-1·s-1est une constante,Θla température dans l"enceinte à l"instanttetΘala température
de l"atmosphère extérieure, supposée constante. On suppose qu"àt= 0,Θ(0) = Θ1= Θa= 20°C.
Q.4Comment est modifiée l"équation différentielle de laQ.2?Q.5En déduireΘ(t)et en donner une représentation schématique en fonction du temps. Quelle est la tem-
pérature limite atteinte par le contenu de l"enceinte? Faire l"application numérique.Exercice 2 : Moteur thermique
Une mole d"air décrit un cycle moteur1-2-3-4-5-1totalement réversible. Dans l"état1,T1= 300Ket
P1= 1,0bar. Le cycle est le suivant :
1-→2: compression adiabatique avecV2=V1/10
2-→3: échauffement isochore avecT3= 1190K
3-→4: échauffement isobare avecT4= 1500K
4-→5: détente adiabatique
5-→1: refroidissement isochore
On suppose que l"air est un gaz parfait d"exposant adiabatiqueγ= 1,4constant. On donne la constante des
gaz parfait :R= 8,31J·K-1·mol-1.Q.1Recopier et compléter, en justifiant, le tableau suivant (indiquer sur la copie les formules littérales pour
ces grandeurs).Grandeur12345T (enK)30011901500
P (enbar)1,0V (enL)Q.2Représenter ce cycle dans un diagramme de Clapeyron.On appelleQ1la chaleur reçue par le gaz au cours d"un cycle (Q1>0) etQ2la chaleur cédée par ce gaz au
cours d"un cycle (Q2<0). Q.3DéterminerQ1etQ2. Faire le calcul littéral puis donner les valeurs numériques. Q.4Quel est le rendementrde ce moteur? Faire l"application numérique. Comparer au rendement d"un moteur ditherme réversible fonctionnant entre deux sources de chaleur de températureT1etT4. Exercice 3 : Évolution de la température dans un murOn considère un mur de très grande épaisseur qu"on assimilera à un milieu semi-infini occupant le demi-espace
x >0. Ce mur est constitué d"un matériau de conductivité thermiqueλ, de masse volumiqueρet de capacité
thermique massiquec. On introduit la diffusivité thermiqueDde ce matériau, définie par :D=λρc
On ne considère que la seule variable d"espacexet on suppose qu"enx= 0, la température est de la forme
T(0,t) =T0+ ΔTcos(ωt). On noteT(x,t)la température à une profondeurxdans le mur et?j(x,t)la densité
de courant thermique associée.2Lycée Jean Bart Physique-Chimie MP2020-2021Q.1À l"aide d"un bilan énergétique sur une tranche élémentaire de sectionSet située entrexetx+ dx,
déterminer l"équation aux dérivées partielles vérifiée par la températureθ(x,t) =T(x,t)-T0.
Q.2On poseθ(x,t) =Re?
Θ(x)eiωt?
oùΘ(x)est une fonction complexe de la variable réellex, que l"on cherche à déterminer. a) Établir l"équation différen tiellev érifiéepar Θ(x). b)Mon trerqu ela solution génér aleest :
Θ(x) =Aexp
(1 +i)xδ +Bexp (1 +i)xδ oùδest une constante à déterminer en fonction deωetDet oùAetBsont deux constantes complexes. Quelle est la dimension deδ? c)Compte ten udes conditions aux limites, déterminer les c onstantesAetBet en déduire la tempé-
ratureθ(x,t)à l"intérieur du mur.On applique le modèle précédent à l"étude de l"évolution journalière de la température dans le mur. On a relevé
les amplitudes des oscillations de températures à différentes profondeurs :Profondeur (cm)0122030
Amplitude (°C)14,012,211,19,9Q.3En déduire la valeur numérique du coefficient de diffusion thermiqueDdu mur.3
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