Déterminer la capacité calorifique grâce à un calorimètre Problème

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Dernière modification : 13/11/2018 - Conforme au programme 2018-2019

Soit un calorimètre contenant une masse de 300 g d'eau à 27,0°C. On plonge un bloc de cobalt de 200 g et de température de 150°C dans l'eau. On suit la température du système {eau + cobalt} pour déterminer la température finale T_f.
On négligera l'implication du calorimètre dans les échanges thermiques en supposant le contenu parfaitement isolé de l'extérieur.

Données :

Capacité thermique de l'eau : 4186 J.kg^-1.K^-1
Capacité thermique du cobalt : 420 J.kg^-1.K^-1

Le calorimètre est un système isolé.

Pourquoi l'utilise-t-on ?

On l'utilise pour que la somme des chaleurs échangées au sein de celui-ci soit nulle.

On l'utilise pour qu'il rayonne de la chaleur mais sans en recevoir.

On l'utilise pour que la différence des chaleurs échangées au sein de celui-ci puisse diminuer.

On l'utilise pour que la différence des travaux échangés au sein de celui-ci augmente.

Quelles sont les températures T_{haute} et T_{basse} du cobalt ?

T_{haute}=27{,}0 °C
T_{basse}=T_f

T_{haute}=T_f
T_{basse}=150 °C

T_{haute}=T_f
T_{basse}=27{,}0 °C

T_{haute}=150 °C
T_{basse}=T_f

Quelle est l'expression de l'énergie Q_1 cédée par le bloc de cobalt en fonction de T_f ?

Q_{1} = 89{,}7 \times \left(T_{f}-150\right)

Q_{1} = 84{,}0 \times \left(T_{f}-150\right)

Q_{1} = 84{,}0 \times \left(210 -T_{f}\right)

Q_{1} = 89{,}7 \times \left(27{,}0 -T_{f}\right)

Quelles sont les températures T_{haute} et T_{basse} de l'eau ?

T_{haute}=27{,}0 °C
T_{basse}=T_f

T_{haute}=T_f
T_{basse}=150 °C

T_{haute}=T_f
T_{basse}=27{,}0 °C

T_{haute}=150 °C
T_{basse}=T_f

Quelle est l'expression de l'énergie Q_2 reçue par l'eau en fonction de T_f ?

Q_{2} =418 \times \left(T_{f}-22{,}0\right)

Q_{2} =1{,}26 \times 10^{3} \times\left(T_{f}-22{,}0\right)

Q_{2} =1{,}26 \times 10^{3} \times\left(T_{f}-27{,}0\right)

Q_{2} =4{,}18 \times 10^{3} \times\left(T_{f}-27{,}0\right)

Que peut-on dire de Q_1 et Q_2 ?

Q_2 est supérieure à Q_1.

Q_1 et Q_2 sont des chaleurs de valeurs opposées.

Q_1 et Q_2 sont identiques.

Q_1 est égale à Q_2.

Quelle est la valeur de T_f ?

T_{f}= 35{,}5 °C

T_{f}= 32{,}3 °C

T_{f}= 34{,}7 °C

T_{f}= 33{,}4 °C