Physique : modèle du gaz parfait, premier principe de la thermodynamique.

Température d'équilibre d'un système (eau+plomb) - Exercice 1

20 min
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Question 1
Un calorimètre contient une masse d'eau m1=500 gm\mathrm{_1=500\, g}, à la température θ1=20 oC\mathrm{\theta_1=20\,^oC}. On plonge dans ce calorimètre un bloc de plomb, de masse m2=300 gm\mathrm{_2=300\, g}, qui a été au préalable chauffé dans une étuve à la température de θ2=100 oC\mathrm{\theta_2=100\,^oC}. Données : la capacité calorifique massique de l'eau est c1=4180 J.kg−1.oC−1\mathrm{c_1=4180\,J.kg^{-1}.^oC^{-1}}, la capacité calorifique massique du plomb est c2=130 J.kg−1.oC−1\mathrm{c_2=130\,J.kg^{-1}.^oC^{-1}}.

En considérant que l'enceinte du calorimètre est parfaitement adiabatique, indiquer quelle est la variation de l'énergie interne du système SS composé de l'eau et du bloc de plomb dans le calorimètre.

Correction
Question 2

En considérant l'eau comme le sous-système S1S_1 et le bloc de plomb comme le sous-système S2S_2, indiquer la nature des transferts entre ses deux sous-systèmes. En introduisant une nouvelle donnée, la température finale θf\mathrm{\theta_f}, comment évoluent les températures de l'eau et du bloc de plomb durant la transformation ?

Correction
Question 3

Exprimer, en fonction de m1m_1, m2m_2, c1c_1, c2c_2, θ1\mathrm{\theta_1}, θ2\mathrm{\theta_2} et θf\mathrm{\theta_f}, les variations d'énergie interne de chacun des deux sous-systèmes au cours de la transformation.

Correction
Question 4

Calculer la valeur de la température finale θf\mathrm{\theta_f}.

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