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Ressources pour les enseignants et les élèves du secondaire II.

Utilisation du principe fondamental de la calorimétrie pour déterminer la température d’équilibre d’un mélange de liquides.



Exercice 1
Vous mélangez 4 litres d’eau à 90 °C avec 3 litres d’eau à 50 °C, puis vous ajoutez encore 3 litres d’eau à 20 °C au premier mélange. Quelle est la température d’équilibre et la capacité thermique du mélange final ? Chaleur massique de l’eau : 1 cal par g et par °C. Masse volumique de l’eau : 1 kg/dm3.

 Rép. 57 °C, 10 000 cal/°C.



Exercice 2
Un verre a une masse de 80 g. Il contient une cuillère en argent de 40 g. Le tout est à la température de 20 °C. On verse dans le verre 150 g de thé à 90 °C. Quelle est la température d’équilibre du système ? Chaleur massique du verre : 840 J par kg et par K, chaleur massique de l’argent : 230 J par kg et par K.

 Rép. 82.4 °C.



Exercice 3
Une bouteille thermos contient 120 g d’eau à 21 °C. Si on y verse 50 g d’eau à 36 °C, l’équilibre s’établit à 25 °C. Déterminez la valeur en eau et la capacité thermique du récipient.

 Rép. 17.5 g, 73.15 J/°C.



Exercice 4
Une casserole d’aluminium a une masse de 1.5 kg et contient 2 litres d’eau à 60 °C. Quelle quantité d’eau à 10 °C faut-il ajouter dans la casserole pour qu’elle contienne de l’eau à 50 °C ? Chaleur massique de l’aluminium : 900 J par kg et par K.

 Rép. 0.581 kg.



Exercice 5
Un calorimètre contient 150 g d’huile de chaleur spécifique 0.38 cal par g et par °C à la température initiale de 23°C. Vous versez dans ce calorimètre 200 g de cuivre de chaleur spécifique 0.09 cal par g et par °C à la température de 90°C. Calculez la température finale du mélange, sachant que la valeur en eau du calorimètre vaut 10 g.

 Rép. 37.2 °C.



Exercice 6
On met en contact 20 g de cuivre à 120 °C, 30 g de plomb à 50 °C et 15 g d’aluminium à -40 °C. Quelle est la température d’équilibre du système ? Chaleur massique du cuivre : 390 J par kg et par K, chaleur massique du plomb : 120 J par kg et par K, chaleur massique de l’aluminium : 900 J par kg et par K.

 Rép. 23.1 °C.


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