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Centre Universitaire de Ghardaïa 1

ére S.N.V: 2010-2011

Par: HADJ SEYD AEK1Module: Chimie2TP n°5: Chaleur latente de fusion

1. Description du calorimètre

Le calorimètre utilisé est constitué d'une cuve en aluminium placée à l'intérieur d'un récipient

isolé thermiquement par du feutre. L'ensemble comporte un thermomètre, un agitateur et une résistance chauffante. Dans cette étude expérimentale, on tiendra compte de la capacité thermique du calorimètre.

2. Théorie

2-1Valeur équivalente en eau du calorimètre (w)

La valeur équivalente en eau du calorimètre w représente la masse d'eau nécessaire à élever ou

à diminuer la température de 1 K dans le calorimètre , elle est reliée à la capacité calorifique et

à la masse de du calorimètre par la relation suivante:...cc cce emCmCwCw

C= Þ= (1)

C c: capacité calorifique du calorimètre m c: masse de la matière du calorimètre C e: capacité calorifique de l'eau= 1 cal/g.K

On peut déterminer expérimentalement la valeur de w, en procédant à remplir le calorimètre

d'une masse m

1 avec de l'eau à une température T1, on ajoute une quantité d'eau chaude de

masse m

2 et de température T2 à la quantité de départ (T2 >T1).

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Par: HADJ SEYD AEK2Module: Chimie2On note la température d'équilibre du système T eq . La valeur de w est donnée par la relation ci- dessous:( ) ( )2 21
1 eq eqTTwmmTT (2)

2-2Chaleur latente de fusionLf

Lorsqu'un corps change d'état physique à température constante, on fait intervenir une grandeur

thermodynamique appelée chaleur latenteL qui représente la quantité de chaleur nécessaire

pour faire changer un gramme (chaleur massique) ou une mole (chaleur molaire) de ce corps d'un état physique à un autre sous température constante, elle est notée ; L v: s'il s'agit d'une évaporation ( liquide vapeur) L f: s'il s'agit d'une fusion ( solide liquide) L s: s'il s'agit d'une sublimation ( solide gaz) Si on fait fondre un morceau de glace de masse mg et de température T

3 dans le calorimètre

contenant une masse d'eau m=m

1+m2 à la température Teq déterminées en 1. En notant sa

nouvelle température d'équilibre qui devient T' eq , et en considérant que la température de la glace T

3=0 °C, la valeur deLfest donnée par la formule:( )''()f e eq eq eq

g mwLC TTTméù+ = --êúêúëû (3) m: masse d'eau contenue dans le calorimètre (m=m1+m2) m g: masse du glaçon C e: capacité calorifique de l'eau= 1 cal/g.K T eq: température d'équilibre avant l'introduction de la glace (mélange m1+m2) T' eq: température d'équilibre après introduction de la glace.

3. Manipulation.

3-1 Détermination de w

Verser m

1 = ( 250 ml utiliser une fiole gaugée ) d'eau froide dans le calorimètre, Mesurer

la température T

1 du calorimètre.

Chauffer de l'eau jusqu'a ébullition sur la plaque chauffante. Préparer m

2 = 250g d'eau chaude,

noter sa température T 2.

Verser aussitôt l'eau chaude dans le calorimètre, agiter le mélange avec l'agitateur et mesurer la

température finale T eq.

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Par: HADJ SEYD AEK3Module: Chimie23-2 Calcul de chaleur latente de fusion de la glaceLf Peser à l'aide d'une balance électronique un morceau de glace, noter sa masse m g et sa température T 3.

Introduisez le glaçon dans le calorimètre, fermer hermétiquement et agiter, attendre à ce que le

glaçon fonde complètement dans l'eau. Prendre la température finale du système, noter T' eq.

4. Questions

1- En appliquant le premier principe de la thermodynamique ( conservation de l'énergie) et en

écrivant les équations des bilans énergétiques pour un système adiabatique (eau+calorimètre),

démontrer que:( ) ( )2 21
1 eq eqTTwmmTT

En déduire la valeur de w.

2- Procéder de la même façon pour le système (eau+glace+calorimètre) et démontrer que pour

une température de la glace T

3=0 °C, on a:( )''()f e eq eq eq

g mwLC TTTméù+

Calculer la valeur deLf.

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