Exercice 18B.

 

Enoncé

 

Un morceau de cuivre de masse m = 200 g est plongé dans de l'eau bouillante. Sa température passe alors de 20 à 80°C.

La capacité thermique massique du cuivre est : . . c = 385 J.K^-1.kg^-1.

 

a. Préciser le mode de transfert thermique entre le cuivre et l'eau.

b. Préciser le sens de ce transfert thermique.

c. Calculer la valeur de la quantité de chaleur échangée entre le cuivre et l'eau.

d. Calculer la valeur de la quantité d'eau à 100°C nécessaire pour réaliser ce transfert thermique en supposant nulles les pertes de chaleur.

La capacité thermique massique de l'eau est : . . c' = 4180 J.K^-1.kg^-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution

 

a. Le mode de transfert de l'énergie thermique entre l'eau et le morceau de cuivre est la conduction.

 

b. Le sens de ce transfert thermique est de l'eau vers le morceau de cuivre.

 

c. La quantité de chaleur Q échangée entre le cuivre et l'eau est : . . Q = m . c . ΔT

. . . . . . . A.N. : . . Q = 0,200 . 385 . 60 = 4,6 kJ.

 

d. Soit m' la masse d'eau nécessaire pour fournir la quantité de chaleur Q échangée entre le cuivre et l'eau.

Lors de ce transfert thermique, l'eau passe de 100°C à 80°C.

La quantité de chaleur Q cédée par l'eau au morceau de cuivre est : . . Q = m' . c' . ΔT'

. . . . . . . D'où : . . m' = `Q/(c' * ΔT')`

. . . . . . . A.N. : . . m' = `(4,6 * 10^3)/(4180 * 20)` = 0,055 kg = 55 g.